或者更复杂些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的里 面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器或者其他更加完 整的记忆块。 系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把内部的逻辑块连接起来， 就好像个电路试验板被放在了个芯片里。个出厂后的成品的逻辑块和 连接可以按照设计者而改变，所以可以完成所需要的逻辑功能。 般来说比专用集成芯片的速度要慢，无法完成复杂的设计， 而且消耗更多的电能。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来 改正程序中的和更便宜的造价。厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的 。因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的 上完成的，然后将设计转移到个类似于的芯片上。 采用了逻辑单元阵列这样个概念，内部包括 可配置逻辑模块输出输入模块 和内部连线三个部分。的基本特点主要有 采用设计电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 可做其它全定制或半定制电路的中试样片。 内部有丰富的触发器和引脚。 是电路中设计周期最短开发费用最低风险最小的器件之。 采用高速工艺，功耗低，可以与电平兼容。 可以说，芯片是小批量系统提高系统集成度可靠性的最佳选择之。 是由存放在片内中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需 要对片内的进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。的倍，它是由波特率变换模块产生的。这个时钟信号 用来驱动接收模块中的所有时钟。是个输入信号就是，它在送入解 串行化器之前要经过两级同步器。注意由于上传输的数据是与发送端的时 钟信号是同步的，而不是与接收端的时钟信号同步的，因此这个两级同步器是必不可少 的。 即是数据通信及控制中广泛使 用的种全双工串行数据传输协议。本设计基于器件实现对的波特率产生 器发送器和接收器及其整合电路的模块化设计，采用语言对三个 功能模块进行硬件描述。通过串口调试助手进行验证，其结果完全符合协议的要 求和预期的结果。 验证 ， 用前两种方法。因此可编程逻辑器件已成为实现的主要手段。可编程器件具有保密 性强体积小重量轻可靠性高等的共同优点，同时它还具有现场可编程的特性。 与普通电路的集成电路相比，它具有设计开发周期短设计制造成本低开发工具优先 等特点，因而现在被广泛地应用在数字通信图形图像仪表兵器等系统中。 由于集成电路的广泛应用，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商类独 立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路芯片，而且希望的设计周期尽 可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的芯片，并且立即投入实际应用之中， 因而可编程逻辑器件正处于高速发展的阶段。新型的规模越来越大，成本 越来越低，。高性价比使可编程器件在硬件设计领域扮演着日益重要的角色。低端 已逐步取代了系列等传统的数字元件，高端的也在不断地夺取的市场份 额，特别是目前大规模多数支持可编程片上系统，与的有机结合使已 经不仅仅是传统的硬件电路设计手段，而逐步升华为系统实现工具。 世纪年代中期，刚出现时，大部分用来实现粘合逻辑中等复杂度的状 态机和相对有限的数据处理任务。在世纪年代早期，的规模和复杂度开始增 加，那时它们的主要场所在通信和网络领域。到了世纪年代末，在消费汽 车和工业领域的应用经历了爆炸式增长。世纪早期，已经可以买到数百万容量的高性 能。今天几乎可以用来实现任何东西，包括通信设备和软件定义无线电， 雷达影像和其它数字信号处理的应用，直至包含硬件和软件的片上系统。 ，即现场可编程门阵列，它是在 等可编程器件的基础上进步发展的产物。它是作为专用集成电路领域 中的种半定制电路出现的，既解决了制定电路的不足，又克服了原有可编程器件门电 ， ， ， 目录 课题背景 现场可编程门阵列 简介 概述 通信简述 串行通信概念 总线 接口特性 串行通信接口组成 通信协议 系统整体结构 接收模块功能设计描述 发送模块功能设计描述 波特率模块 验证 随着微电子技术的发展，数字电路系统正朝着速度快容量大体积小重量轻的 方向发展。推动该潮流迅猛发展的引擎就是日趋完善的专用集成电路 设计技术。它由早期的电子管晶体管小中规模集成电路 发展到超大规模集成电路，以及许多具有特定功能的专用集成电路。通常包 括全制定半制定及可编程逻辑器件包括简单的复杂的和。对 于前两种，由于生产中需要支付次性工程费用所以小批量生产试验项目等不可能采 接收过程当模块检测到有新数据总线传输线的起始位就会触 发接收流程。首先模块内部会重置波特率发生器和移位寄存器，控制逻辑使移位 寄存器的工作模式为波特率模式，以准备数据接收，其次移位寄存器在波特率时钟的驱 动下工作，不断的读取串行总线上的输入数据，位位的接收，并且将数据 保存到内部的数据寄存器内。然后在进行串并转换，在通过内部数据总线传送到数 据缓存器，最后被内部采用。 发送过程当要发送数据出去时，先把要发送的内部数据存储到数据缓存 器，传送到数据寄存器，然后进行串并转换。模块内部会重置波特率发生器控制 逻辑控制移位寄存器进入串行发送的协议模式，并且使移位寄存器工作在波特 率模式下，于是移位寄存器便在波特率时钟的驱动下依次将数据寄存器的数据位位 发送到的发送端，这样就产生了的数据发送时序。 是种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现 全双工传输和接收。在嵌入式设计中，用来与进行通信，包括与监控调 试器和其它器件 因为计算机内部采用并行数据，不能直接直接把数据发到，必须经过整 理才能进行异步传输，其过程为先把准备写入串行设备点的数据放到寄存 器临时内存块中，再通过，先入先出列队传送到串行 设备，若是没有，信息将变得杂乱无章，不可能传送到。 它是用于控制计算机与串行设备的芯片。有点要注意的是，它提供了 数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用接口的串 行设备通信了。作为接口的部分，还提供以下功能将由计算机内部传送 过来的并 通过接收中断产生个写信号，维持时 间为个 控制写信号 当接收了个数据后，把数据加后发 回机，注意串口个个数据发 调用个接收模块 ， ， ， ， ， 调用个的发送模块 ， ， ， ， ， 调用波特率变换器 ， ， ， 接受模块的主要功能是检测起始位，对随后的位流解串行化，检测停止位，并 将数据准备好读取。 图显示了接受模块的功能框图，包括控制状态机解串行化器和相关逻辑。本设 计仅包括最基本的功能，没有检测逻辑。 图接收模块功能图 的频率为波特率行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字 节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验 位，并对从外部