基于FPGA的串口通讯设计

摘要：随着现代信息技术的发展，基于FPGA的串口通讯设计以及应用在现实中逐渐的推广开来。串口通讯是电子测控技术中的一个重要应用环节，串口通讯接口也是通讯装置中的一个重要接口，对于通讯装置设备有着重要的作用。本文主要论述基于FPGA的串口通讯设计在实际应用中的可行性以及基于FPGA的串口通讯系统的主要组成模块与设计。

关键词：串口通讯 FPGA 测控技术 设计 系统模块

随着现代信息技术的发展，基于FPGA的串口通讯设计以及应用在现实中逐渐的推广开来。串口通讯是电子测控技术中的一个重要应用环节，串口通讯接口也是通讯装置中的一个重要接口，对于通讯装置设备有着重要的作用。本文主要论述基于FPGA的串口通讯设计在实际应用中的可行性以及基于FPGA的串口通讯系统的主要组成模块与设计。

1、串口通讯的特征

串口通讯是串行通信的一个重要通讯接口。串行通讯是一种使用一根通讯传输线进行数据信息的传输，在进行通讯传输的过程中，进行串行通讯的传输线路根据其在数据信息传输过程中的作用，它既是一根数据传输线，也是一根用来作为联络的通讯线路。串行通讯在进行数据信息传递的过程中，虽然进行数据信息传输的线路只有一根，但是在进行数据信息传输的过程中，串行通讯还可以使用现有的电话网络进行数据信息的传输。因此，在通讯系统中，串行通讯的通讯方式对于远距离的数据信息通讯与传递特别适用。在使用串行通信进行通信传输的过程中，对于进行通讯传输的数据信息都是按照相关的通讯传输要求以及标准进行传输的，相关的串行通讯传输的要求标准中对于数据信息的传输过程中的数据信息格式以及数据信息传输方式、数据信息传输速度、数据信息传输步骤等都有明确的规定，在使用串行通信方式进行数据信息的传输过程中应对于相关规定的要求标准等进行遵守。基于FPGA的串口通讯设计在实际应用中不仅可以实现将通讯系统需要的集成电路芯片进行集中编程设计，一定程度上节省了通讯电路空间，而且这种基于FPGA的串口通讯系统在设计过程中具有一定的灵活性、在运行过程中具有很大的可靠性。

2、基于FPGA的串口通讯系统硬件设计

基于FPGA的串口通讯系统的设计主要由基于FPGA的串口通讯系统的硬件设计部分和系统的软件设计部分两部分组成。基于FPGA的串口通讯系统的硬件系统部分的设计主要是由RS485数据信息发送系统模块、MAX3223模块、DB9模块部分以及FPGA串口模块系统部分。

其中，RS485数据信息发送系统模块部分在整个串口通讯系统中主要是负责在系统运行过程中将系统前一部分电路系统中的数据信息传送到串口通讯系统中的FPGA串口通讯系统模块部分，然后由串口系统对RS485数据信息发送系统模块部分传输发送过来的数据信息通过本部分的系统功能进行处理。在串口通讯系统应用中，对于RS485的设计应用是通过将RS485设备中的连接部分与串口通讯系统的前端通讯系统部分相互进行连接，并通过这种连接形式进行数据信息的接受实现，然后再通过RS485设备中的其它连接部分与串口通讯系统的FPGA串口通讯模块部分进行连接，并将从前端通讯系统中接收到的数据信息传输向这一系统模块部分，并对这些数据信息进行处理。

在串口通信系统中，MAX3223模块系统部分主要是一个集成的芯片装置部分，它在系统结构中的作用主要是为了实现对于电平的转换。在串口通讯系统中，MAX3223模块系统部分就是为了能够实现将计算机的接口与终端的TTL器件连接时的电平逻辑关系的转换的一种集成电路芯片。它在实际的系统设计与应用中不仅具有功率消耗低的特征，而且实际应用中的市场购买价格也相对较低，在实际应用中具有很大的优势。在串口通讯系统中，MAX3223模块系统部分的连接系统装置进行数据信息的输入，并在MAX3223系统模块中进行电平转换处理，后输出最后是通过串口通讯系统的DB9系统模块部分进行数据信息的输出并由其它的系统结构部分进行后续的数据信息的处理。

在串口通讯系统中，FPGA串口系统模块部分是整个串口系统的重要组成部分，对于串口系统运行有着重要的作用，它在整个串口系统中主要负责将串口系统的前一系统结构部分传输的数据信息进行处理，并将处理过后的数据信息按照固定的格式以及要求向后一系统结构部分进行传递输出，因此，FPGA串口系统模块部分是整个系统的主体部分，也是整个串口系统的设计关键部分。串口系统的FPGA串口系统模块的前一系统部分在进行数据信息的传输过程中传输速度较快，因此FPGA串口系统模块部分在进行数据信息的采集与接收时为了更好的进行采样收集，采样时钟使用的是比特率较高的时钟，这样在进行数据信息的采集过程中就会减少外界干扰对于数据信息采集的影响。在实际数据采集与输出应用中，FPGA串口系统模块部分主要是通过该系统模块部分的时钟分频模块、提取数据模块以及串行数据输出模块三部分完成数据信息的收集、处理与输出的。

3、基于FPGA的串口通讯系统软件设计

对于基于FPGA的串口通讯系统的软件设计中，FPGA串口系统模块部分是整个串口通讯系统软件设计的重点部分，在进行这一模块部分的软件设计中是使用VeIiiog 计算机硬件的描述语言进行系统模块软件程序的编写，在进行这一模块部分的系统功能编写过程中通过两个子模块结构系统，最终实现这一系统模块的串行通讯功能，完成整个系统软件的设计后就可以实现数据信息的传输与处理。

参考文献

[1]姚善学，王代强.基于FPGA的串口通讯与VGA显示[J].电子设计工程，2011（17）.

[2]王彦，单长虹，韩景瑜.基于FPGA的通用型自动配料控制系统的设计[J].计算机测量与控制，2005（9）.

[3]李浩宇，许忠信，王志恒.基于FPGA的人机交互设备在模拟髋关节手术中的应用[J].军医进修学院学报，2010（8）.

[4]黄鹏，林云生，方光荣，罗雪丰.基于快速原子力显微镜的正弦驱动信号设计[J].现代科学仪器，2009（4）.

[5]姜伟，王开军，陈汉梅.一种基于FPGA的串行通讯设计[J].工程设计学报，2003（2）.