本文適用于DE10-Standard、T-Core、DE1-SOC以及DE10-Nano等有GPIO引腳外擴(kuò)的FPGA開(kāi)發(fā)板。

串口通信協(xié)議基礎(chǔ)知識(shí)請(qǐng)參考：1-串行通信基礎(chǔ)知識(shí)

1DE10-Standard的串口設(shè)計(jì)

TSP開(kāi)發(fā)板和C5G開(kāi)發(fā)板分別板載了CP2102N和FT232R芯片，TSP可通過(guò)mini USB口（參考3-基于FPGA開(kāi)發(fā)板OSK/TSP/C5P的串口通信設(shè)計(jì) （CP2102N））與PC進(jìn)行串口通信，C5G可通過(guò)USB Type B口與PC進(jìn)行串口通信。

DE10-Standard、T-Core、DE1-SOC以及DE10-Nano等開(kāi)發(fā)板FPGA端沒(méi)有板載UART電路，如果想在這些開(kāi)發(fā)板FPGA端驗(yàn)證串口通信設(shè)計(jì)，可以通過(guò)這些板子的兩根GPIO pin 去外接一個(gè)簡(jiǎn)單的USB-TO-TTL模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。

該USB-TO-TTL模塊的核心是CH340芯片，它是一款專(zhuān)用的USB轉(zhuǎn)UART橋接芯片。其功能是解決計(jì)算機(jī)USB接口與微控制器等設(shè)備串口之間的通信協(xié)議與電平不匹配問(wèn)題。該芯片不僅能將USB協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的UART串行數(shù)據(jù)，還完成了USB電平和TTL電平之間的轉(zhuǎn)換，從而在電腦上創(chuàng)建一個(gè)虛擬串口，實(shí)現(xiàn)便捷可靠的通信連接。

下面是CH340電路圖：

安裝CH340驅(qū)動(dòng)后，電腦就能通過(guò)USB接口與外部設(shè)備進(jìn)行串口通信?？傻焦倬W(wǎng)下載其驅(qū)動(dòng)https://www.wch.cn/downloads/CH341SER_EXE.html然后雙擊CH341SER.EXE安裝包將驅(qū)動(dòng)安裝到您的PC。

驅(qū)動(dòng)安裝完成后，在電腦設(shè)備管理器可以看到如下設(shè)備（先連接好模塊與開(kāi)發(fā)板到PC）：

接下來(lái)拿DE10-Standard舉例：

代碼設(shè)計(jì)思想?yún)⒖?-基于FPGA開(kāi)發(fā)板DE23-Lite的串口通信設(shè)計(jì) （FT2232H），Quartus工程下載：見(jiàn)本文末，本工程使用Quartus 17.1 Lite版本，仿真（仿真設(shè)置請(qǐng)參考06-基于FPGA和LTC2308的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)-ModelSim仿真與Matlab模擬信號(hào)產(chǎn)生）結(jié)果如下：

DE10-Standard引腳分配如下：

測(cè)試之前硬件連接如下：

USB-TO-TTL模塊上面有5V和3.3v的pin，利用跳線帽設(shè)置TTL為3.3v；

GPIO槽的pin 30是GND pin，接USB-TO-TTL模塊的GND；

GPIO[0]，F(xiàn)PGA串口接收端，接USB-TO-TTL模塊的TXD pin(下圖中黃色線)；

GPIO[1]，F(xiàn)PGA串口發(fā)送端，接USB-TO-TTL模塊的RXD pin(下圖中橘色線)；

連接12V電源到開(kāi)發(fā)板；

用USB Blaster線纜連接開(kāi)發(fā)板和PC；

為了方便找到GPIO[0]和GPIO[1]的方位，請(qǐng)參考下面圖：

GPIO插槽的pin1 是方形焊盤(pán)：

最終連接圖如下：

將sof配置文件下載到開(kāi)發(fā)板：

先從設(shè)備管理器里面找到當(dāng)前串口的名稱(chēng)：

然后打開(kāi)串口調(diào)試工具，設(shè)置串口為COM4，波特率設(shè)置為115200，停止位設(shè)置為1，發(fā)送任意字符，然后查看串口接收到的字符是否與之一致：

2

T-Core的串口設(shè)計(jì)

T-Core 開(kāi)發(fā)板上有一個(gè) 2×6 的擴(kuò)展接口 TMD（Terasic Mini Digital）。TMD 擴(kuò)展接口有 8 個(gè)數(shù)字 GPIO 用戶(hù)引腳連接到 MAX 10 FPGA，還有兩個(gè)引腳連接到電源、兩個(gè)引腳連接到 GND。有兩個(gè)瞬態(tài)電壓抑 制二極管陣列用于實(shí)現(xiàn)對(duì) 8 個(gè) GPIO 用戶(hù)引腳的防靜電和過(guò)壓保護(hù)。下圖 為 T-Core 開(kāi)發(fā)板 TMD 擴(kuò)展 接口和 FPGA 之間的連接示意圖。

T-Core 開(kāi)發(fā)板沒(méi)有 UART 接口，將具有 UART 接口的 SIF 子卡連接到 T-Core 開(kāi)發(fā)板上的 TMD 擴(kuò)展接 口，則可在 T-Core 開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn) UART 串口收發(fā)功能。T-Core 開(kāi)發(fā)板與 SIF 子卡的實(shí)物連接如圖所示：

SIF子卡的插針接口定義如下：

T-Core的TMD接口：

uart對(duì)應(yīng)引腳如下：

代碼設(shè)計(jì)思想?yún)⒖?-基于FPGA開(kāi)發(fā)板DE23-Lite的串口通信設(shè)計(jì) （FT2232H），T-Core的Quartus工程下載：見(jiàn)本文末，本工程使用Quartus 17.1 Lite版本，仿真（仿真設(shè)置請(qǐng)參考06-基于FPGA和LTC2308的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)-ModelSim仿真與Matlab模擬信號(hào)產(chǎn)生）結(jié)果跟上面DE10-Standard一樣。

修改引腳分配如下：

下載到開(kāi)發(fā)板測(cè)試現(xiàn)象如下：

基于DE10-Standard的例程下載地址：https://pan.baidu.com/s/1iY0f5ef2YXWrHaXl_6q_xA提取碼: tera

基于T-core的例程下載地址：https://pan.baidu.com/s/19gNv459JM0dczBWw30hjBw提取碼: tera