如何使用FPGA进行串行通信控制系统的设计

　　在Altera Cyclone II 平台上采用“自顶向下”的模块化设计思想及VHDL 硬件描述语言，设计了串行通信控制系统。在Quartus II 软件上编译、仿真后下载到FPGA 芯片EP2C5Q208 上，进行在线编程调试，实现了串行通信控制功能。基于FPGA 的系统设计调试维护方便、可靠性高，而且设计具有灵活性，可以方便地进行扩展和移植。

　　基于现场可编程门阵列FPGA 的系统开发可以广泛应用于各行各业，ASIC 设计、通信、控制、电力电子等。其主要优点有： 设计周期短、功耗低， 可实现更高集成度的数字系统和嵌入式系统等。用户可对FPGA 内部的逻辑模块和I/O 模块重新进行配置， 以实现数字逻辑电路以及基于FPGA 的SRAM、查找表（LUT） 等。FPGA 还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性， 使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改， 从而提高设计的可靠性、稳定性和灵活性。传统的设计中，FPGA 的功能仅局限于集成电路的应用和验证， 然而随着电子技术的迅猛发展， 集成度更高， 功耗更低， 基于FPGA 的电路设计将发挥出更大的优势， 使得在一片FPGA 中实现一个完备的数字处理系统成为可能［ 1 -3］。本文提出的基于FPGA 的串行通信控制系统的设计与实现， 是在Altera公司的FPGA Cyclone II 芯片EP2C5 的基础上实现的，运用VHDL 语言编程， 在Quartus II 软件上进行编译、仿真， 最终在FPGA 开发板上成功实现下载和调试验证。

　　串行通信控制系统的基本原理

　　基本的通信方式可分为并行通信和串行通信两种。并行通信就是数据以成组的方式在多个并行信道上同时传输； 而串行通信则是在传输过程中， 二进制数据一位一位的通过一条通信信道， 并且按照规定的规程依次传输， 实现计算机与计算机或计算机与外部设备之间的通信（ 数据交换）。由于串行通信的收发方都只需要一条数据线， 比较容易实现， 而且长距离传输时也更加可靠，因此其应用十分广泛。