【文章內容簡介】 址模塊電路圖將接收的數據串轉并成為地址尋址信號，用以對我們自建的ROM123里面的數據進行尋址讀數，adress[7..0]后面即接的是ROM123的adress[7..0]。其RTL原理圖和模塊圖如下：時序仿真圖如下：可見只要我們給與data一個“11”的啟動值，尋址模塊遍可以不停滴連續(xù)從0到255尋址繼而讀數，仿真效果很理想。 數據接收模塊目的在于把接收到的數據通過鎖存后轉換成可以輸給譯碼電路譯碼顯示。其RTL原理圖和模塊圖如下：時序仿真圖如下：可見在時鐘和rdsig、idle有效的情況下數據能正確轉換到datadout，后面續(xù)借顯示部分的電路即可以顯示出十六進制的數值。 數據發(fā)送模塊電路圖將接收到來自ROM123的數據通過該電路發(fā)送給PC機端，并在FPGA上顯示啟動位和停止位。其RTL原理圖和模塊圖如下：時序仿真圖如下：可見在時鐘到來，idle、wrsig有效的情況下，通過該電路可以將收到的數據輸出。 LED顯示模塊時序仿真圖如下：可見對于給與的任意一個十六進制的數據，都能正確通過譯碼電路到LED部分顯示，效果明顯。 ROM數據存儲模塊，依次選擇FILE224。NEW224。Memory Initialize File，從0到255一次存入256個數據。在頂層圖中雙擊新建ROM模塊，設置數據寬度為8bit,256words，即生成如圖所示的模塊圖。四 原理圖設計及仿真分析RTL級電路圖仿真波形見上圖：由圖可見給rx一個“1”，輸出tx也為“1”， 故仿真結果正確。五 硬件實驗結果 如上圖所示為硬件調試時，通過串口小助手發(fā)送啟動數據“11”時，PC端的顯示結果，即當PC端發(fā)出“11”，啟動adress1中對應指令，使地址自加1，依次每隔1秒讀出對應地址所存的256個數據，并顯示在串口小助手的接收窗口，與此同時，FPGA的LED部分顯示“11”。當256個數據完全讀出后，如果不改變手動端發(fā)送的數據“11”，則這256個數據將循環(huán)發(fā)送并顯示在串口小助手接收窗口；若改變命令值，使其為除“11”之外的有效數據，則接收窗口將顯示手動輸入的那個值，并且這個值將同時顯示在FPGA端的LED上。六 總結 這次課程設計對我們來說是考驗，但是有考驗才有收獲。從開始的分組，選課題，做課題，到實驗結束，其中的種種讓我們學習到了很多?！　∧玫秸n題時，老師對其中的某些概念原理做了講解，可我們對其中具體的細部原理仍然不是很明白。實驗開始的時候，我們每個人都查找了關于該課題的資料，了解了課題的原理，不懂得地方請教了同學和老師，清楚了實驗要實現的功能。經過了查資料這一環(huán)節(jié)，我們發(fā)現數電實驗書中有和課題類似的例子，所以我們參考了書上的程序，根據實驗要求進行了修改，嘗試去實現我們想要的功能。初始的電路設計方案包含了分頻模塊、地址模塊、rom模塊、SCI模塊和led顯示模塊。大概的思路是通過恰當的分頻得到要求的波特率，使用時鐘觸發(fā)，通過地址的改變使rom發(fā)送數據，SCI模塊串并轉換、并串轉換（借助狀態(tài)機）后分別由串口小助手接收、led進行顯示。但是我們并沒有得到想要的結果，硬件下載后實驗板沒有顯示。我們發(fā)現書上提供的方案與實際的硬件條件在很多方面都不一樣，于是我們修改了顯示模塊的程序，使它符合實驗室提供的實驗板。修改后，實驗板經硬件下載能顯示初始值00，串口發(fā)送數據后仍然沒有實現接收功能。經過老師的耐心講解，我們發(fā)現我們對波特率的理解有誤，實驗需要的是16倍波特率的信號，我們改動了分頻模塊的程序，先50分頻后再6分頻，使其接近9600波特率。但是實驗結果并不正確，串口小助手能自行將接收到的數據不斷顯示，不隨其發(fā)送的信號觸發(fā)，且發(fā)送的數據單一，并不是最終希望得到的數據。詢問老師后得知，出現此現象是由于系統內部對于起始位的識別有偏差，將錯誤的數據位定義為起始位后，將其后的數據不斷發(fā)送給串口導致的。但是我們多次檢查SCI部分的程序，并沒有發(fā)現問題。老師提示我們可能書本上的模塊與實際硬件的協議不同，于是我們把SCI模塊換成uart，其中一個uart用于接收數據，另一個用于發(fā)送。調試時沒有添加rom模塊，是想看更換之后的兩個uart能否接收數據并且將接收到的數據發(fā)送出來。硬件下載成功，串口小助手發(fā)送數據后能夠接收，并且led燈能把發(fā)送的數據顯示出來，但是顯示的數據與存儲的數據總有一定的差值，說明采樣并不準確。于是我們將之前的300分頻換成了325分頻，顯示正確。實驗做到這一步才發(fā)現實際的電路與參考書上的電路其實很不一樣，幾乎每一個模塊我們都進行了更換與修改，這也就解釋了實驗前幾天用參考書上的程序無法調試出正確結果的原因。在實驗中，具體模塊仍然要具體分析，我們應該根據實際情況作出相應的改動，書本只能為我們提供思路，對實驗的過程作出引導，具體模塊的設計和程序的編寫仍然要自己不斷摸索分析才能得出。接收及顯示成功后請老師檢查，才得知我們對于實驗要求的理解也有偏差。接收以及顯示只是基本功能，我們的設計需要串口小助手給出信號后，硬件將其顯示出來，此時rom開始發(fā)送數據，串口小助手將rom發(fā)送的數據全部接收到。之前的rom模塊是通過計數來改變地址，給出一個時鐘信號后只能把相應地址里存的數據發(fā)送出去，即add=t，并且256個數據是順序存放的。了解了最終實現的功能后，我們把串口輸入的數據也作為地址模塊的輸入之一，賦給其相應的“開始送數”的信號后（實驗中為11H），地址模塊才開始將地址自加，將rom里面的數據全部發(fā)送。修改過后，實驗所要求的大部分功能都已實現。當時鐘上升沿到來的時候在PC機端接收來自串口調試助手的數據，實現與PC機的通信；在 FPGA 端，發(fā)送的數據來自于串口小助手串轉并后的數據，并將該值給地址模塊，利用地址尋址得到對應于ROM內存儲的數據，ROM內的數據量為256。編程設置ROM內的地址自增啟動信號為“11”。即當小助手發(fā)送“11”的時候將啟動adress1模塊尋址讀數，并將“11”顯示在選中的數碼管上。由于對于波特率的理解有誤，數據的顯示很慢，一秒顯示一個，不滿足波特率的要求。且串口發(fā)送11H時，接收畫面會不斷顯示00H。終止信號未能實現。我們的設計最終實現的功能并不完善。在課下我們自己對頂層圖進行了進一步的修改，將325分頻的部分直接連至地址模塊，使其實現波特率的要求，對地址模塊增加一個與門，使其收到串口輸入的信號后才將地址自加，使rom里的數據輸出。通過本次試驗，我們了解到，課程設計還是要靠自己勤動腦多動手多嘗試。尤其是程序的調試過程，可能會出現各種各樣的問題。有時程序與硬件不匹配，檢查程序并沒有錯誤，但是硬件始終沒有顯示。有時分頻不太準確，差了一點就得不到正確的結果。有時會出現管腳分配錯誤，導致硬件無反應。有時實驗板有損壞，數碼管一直不顯示。有時下載的串口小助手本身有一些問題，無法發(fā)送接收數據。這種種的問題都需要在實際過程中一步步調試，發(fā)現，排除。雖然我們這次的設計內容并不是很復雜，但是我們覺得設計的過程相當重要，并且在這個過程中我們學到了很多，收獲了很多。通過本次實驗，讓我們更加靈活的運用VHDL編程實現各種功能，對于仿真和Signaltap的使用更加熟練，硬件方面也更加熟悉其結構，了解管腳，知道怎樣編寫程序能使其達到想要的效果。由于我們組的課題是異步串行接口電路的通信系統設計，我們對于異步串行電路的協議，如何實現串口的發(fā)送接收、如何在rom中存儲數據并讓其發(fā)送以及串口小助手的使用都更加熟悉了。課程設計反映的是從理論到實際應用的過程，在實驗過程中鍛煉了我們發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力，同時對我們實際操作及動手能力的提高提供了很大幫助。七、參考文獻[1] 潘松，黃繼業(yè) EDA技術使用教程 科學出版社 [2] 何偉 現代數字系統實驗及設計 重慶大學出版社 [3] 李素梅 基于FPGA的ROM設計問題 [期刊論文]信息技術 2010（3）:8793[4] 劉進海，劉志博，馬力 基于RS 232 異步串行通信接口通用通信協議的設計與實現 [期刊論文]現代電子技術 1998（7）：810[5] 劉蘭石，郭建英，王長清 異步串行通信接口電路的VHDL語言設計 新鄉(xiāng)師范高等?？茖W校學報 （5）：3032[6] Liakot Ali，Roslina Sidek，Ishak Aris，Alauddin Mohd. Ali，BambangSunaryo of a micro UART for SoC application [J].In:Computers and Electrical Engineering 30 (2004) 257–268.[7] 1K杰，[J].微計算機信息，2005,82:111113八、附錄附錄Ⅰ：任務分工 資料查找鄒燕、孫顯瓏、姚超、顏利娟程序編輯及調試鄒燕、姚超、孫顯瓏、王靜答辯PPT制作姚超設計報告撰寫孫顯瓏、鄒燕、姚超、顏利娟 附錄Ⅱ：程序325分頻：library ieee。use 。use 。use 。entity clkdiv325 is port( clk:in std_logic。 clkout: out std_logic )。end clkdiv325。architecture one of clkdiv325 is signal t:integer:=0。begin process(clk) begin if(clk39。event and clk=39。139。)then if t=324 then t=0。 else t=t+1。end if。 if t=162 then clkout=39。139。 else clkout=39。039。end