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关于以FPGA为基础的UART控制器设计方案详解

通用异步（收发器）（（UART），Unive（rs）alAsynchronousReceiverTransmit（te）r）是一种应用广泛的短距离串行传输接口，具有传输线少、成本低、可靠性高等优点。8250、8251等都是常见的UART接口芯片，但专用芯片一般引脚较多，内含许多辅助模块和一些辅助功能，在实际使用时往往用不到这些功能，基本的UART通信只需要接收和发送两条信号线，接收与发送是全双工形式，因此若采用UART专用芯片，将会使电路变得复杂，PCB面积增大，从而导致成本增加，系统的稳定性和可靠性降低。由于FPGA的功能日益强大，开发周期短、可重复编程等优点也越来越明显，可以在FPGA芯片上集成UART功能模块，从而简化电路，缩小PCB面积，提高系统可靠性。此外，基于FPGA的设计具有很高的灵活性，可以方便地进行升级和移植。

1、UART控制器的FPGA实现

异步收发器的顶层模块由波特率发生器、UART接收器和UART发送器构成。UART发送器的用途是将准备输出的并行数据按照基本UART帧格式转为TXD信号串行输出;UART接收器接收RXD串行信号，并将其转化为并行数据，但串并转换的（时钟）同发送器一样处理，收发设备间的时钟是会累计的，会导致接收数据不正确，波特率发生器就是专门产生一个远远高于波特率的本地时钟信号对输入RXD不断采样，以不断地让接收器与发送器保持同步。

本设计主要分为波特率发生器模块、发送模块和接收模块，采用的芯片为康欣公司的KX_7C5系列芯片，其具体型号为EP2C5T144，具备4608个逻辑宏单元、两个锁相环，约20万门、约12万（RAM）bi.t具体实现方法如下：

1.1、波特率控制器