基于FPGA的串行接口芯片的设计与应用

王 敏，秦实宏，陈 腾，姚湘陵

（武汉工程大学 电气信息学院，湖北 武汉 430205）

随着计算机技术的快速发展，串行通讯的应用非常广泛，为实现串行通信功能一般使用专用串行接口芯片，但是这种接口芯片存在体积较大、接口复杂以及成本较高的缺点，使得硬件设计更加复杂，并且结构与功能相对固定，无法根据设计的需要对其逻辑控制进行灵活的修改[1]。在传统的微机接口实验箱上作进一步开发。为进一步提高实验效果和学生动手能力，实验中增加芯片设计部分，为硬件描述语言的理论教学提供实验机会。同时接口芯片不再采用传统的通用芯片，而用FPGA实现，提供源代码，在实验中直接对FPGA进行编程。利用FPGA代替传统的接口实验芯片，使得系统内硬件的功能可以像软件一样被编程。这种设计方法运用到实际的硬件实验环境中，增强与拓宽了实验系统的功能，使实验系统具有极强的灵活性和适应性。

1 总体设计方案

利用FPGA进行串行接口芯片的设计，其设计平台结构框图如图1所示，其中，软件平台采用多功能微型计算机实验软件 MFS（Multi Function Soft，简称 MF），MF 将实验程序开发工具（汇编语言、C/C++语言程序开发包），故障诊断程序和外设模块实验演示程序集成在一个环境中，构成一个用户应用程序集成开发环境（IDE）。芯片设计完成后，将其源程序下载到FPGA中，通过USB与PC机连接，在IDE软件平台中编写上位机程序来完成芯片设计的验证工作，被控设备为微机接口实验箱。

图1 平台……