基于FPGA的上位机IO扩展系统及其通信的研究

【摘要】本文基于FPGA讨论并设计了一种控制系统架构方案——上位机与FPGA之间的协作，并且实现他们之间的UART通信，满足一些特殊场合的应用。通过Xilinx公司的Spartan6FPGA芯片进行硬件平台的搭建，通过与PC机的串口通信，对所设计的UART模块进行验证。从理论分析入手，通过对一般UART底层实现方案的讨论，给出了在此基础上的改进优化方案，并进行了比较分析。采用硬件描述语言，实现改进优化后的UART模块，取得了FPGA与传统控制器之间更加可靠的通信效果。最后，我搭建了验证平台，对这一底层通信模块进行了测试，完成了预期目标。以FPGA为核心，我搭建了硬件系统，给出了这一设计思想在CT机病床控制系统上的应用。本论文的主要内容有4点：（1）在对UART协议的时序特点深入学习研究的基础上，分析对比了用FPGA实现的不同方案，详细阐述了改进方案。（2）通过搭建前期验证平台，使改进优化后的UART与PC机进行通信，同时借助串口助手、集成的在线逻辑分析仪对优化后的UART模块进行验证。（3）完成了FPGA系统外围电路的设计。（4）根据本文的设计思想，给出了DSP和FPGA控制系统的应用——完成CT机病床控制系统的硬件设计，并制板。通过软件仿真和系统验证，最终表明了本设计思想的可行性以及UART通信方案的可靠性。
【作者】吴佳佳；
【导师】王子欧；
【作者基本信息】苏州大学，集成电路工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】FPGA；通信；UART；Xilinx；

【参考文献】
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