1. 研究目的与意义
通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver／Transmitter，UART)可以和各种标准串行接口，如RS232和RS485等进行全双工异步通信，具有传输距离远、成本低、可靠性高等优点。一般UART由专用芯片如8250、16450来实现，但专用芯片引脚都较多，内含许多辅助功能，在实际使用时往往只需要用到UART的基本功能，使用专用芯片会造成资源浪费和成本提高。由于可编程逻辑器件技术的快速发展，FPGA的功能日益强大，其开发周期短、可重复编程的优点也越来越明显，在FPGA芯片上集成UART功能模块并和其他模块组合可以很方便地实现一个能与其他设备进行串行通信的片上系统。
2. 课题关键问题和重难点
了解uart的通信原理：采用哪种接口标准,该协议的优点是什么，传输条件是什么，应该如何连接，以及uart传输的具体帧格式。
uart的fpga应当如何实现：主要包括接收模块、发送模块、modem控制器模块和中断仲裁模块4个部分。接收模块：采用哪种通信方式，如何消除传输时产生的噪声，内部时钟频率与波特率的关系，包括哪几种寄存器以及各自的作用。发送模块：数据应当如何发送以及发送的过程，与接收模块有何异同。modem控制器模块：该控制器模块的作用，通过哪种控制器进行具体操作。中断仲裁模块：uart的中断分为几个等级以及各个等级的作用，状态机有几种状态。
基于uart的fpga设计验证方法：uart模块如何连接到计算机，以及如何验证。
3. 国内外研究现状（文献综述）
定义：
uart是一种通用串行数据总线，用于异步通信。uart作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。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，uart用于主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接ap之间的通信，与pc机通信包括与监控调试器和其它器件，如eeprom通信。
基本结构：
4. 研究方案
对于大多数FPGA设计来讲,UART也可以作为设计模块与PC的接口嵌入到FPGA芯片当中,通过RS232接口连接到计算机,使用相关的串口调试软件即可在计算机上对FPGA进行数据的输入,并且在显示器上直接观察到其输出的结果,这样就衍生出一种针对FPGA设计功能验证的直观有效的方法。
5. 工作计划
2022-2-1至2022-2-23：查找相关资料,完成外文文献翻译，构思设计方案
2022-2-24至2022-3-1：完成开题报告，熟悉verilog/vhdl语言及其开发环境ise
2022-3-2至2022-3-8：完成verilog/vhdl的学习以及协议的理解，熟悉uart总线协议以及时序
