104和多路UART擴(kuò)展系統(tǒng)的研究與開發(fā)的開題報(bào)告

基于FPGA的PC/104和多路UART擴(kuò)展系統(tǒng)的研究與開發(fā)的開題報(bào)告一、課題研究背景及意義FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）作為一種高度靈活且可重構(gòu)的計(jì)算機(jī)芯片，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。而PC/104接口作為一種小型化的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展接口，具有通用性和可擴(kuò)展性，被廣泛應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。在某些應(yīng)用場(chǎng)景下，需要通過PC/104接口進(jìn)行多路串口通信，該串口通信如果直接使用CPU實(shí)現(xiàn)效率較低，而基于FPGA的多路UART擴(kuò)展卡可以大幅度提高串口通信效率，降低CPU的負(fù)載率和通信延遲，因而具有重要的應(yīng)用價(jià)值。二、研究目標(biāo)和內(nèi)容本課題旨在研究并開發(fā)一種基于FPGA的PC/104和多路UART擴(kuò)展系統(tǒng)，具體包括以下研究?jī)?nèi)容：1.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于FPGA的多路UART擴(kuò)展芯片，支持多路串口通信。2.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于FPGA的PC/104接口控制芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)PC/104接口的控制和數(shù)據(jù)傳輸。3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于PC/104接口和多路UART擴(kuò)展芯片的擴(kuò)展卡，支持多路串口通信。4.軟硬件系統(tǒng)測(cè)試和性能評(píng)估，驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能優(yōu)劣。三、研究方法和技術(shù)路線1.FPGA開發(fā)：采用VerilogHDL編程實(shí)現(xiàn)基于FPGA的多路UART擴(kuò)展芯片和PC/104接口控制芯片的設(shè)計(jì)。2.PCB設(shè)計(jì)：利用PCB設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行PC/104接口控制芯片、多路UART擴(kuò)展芯片及其它相關(guān)電路的設(shè)計(jì)，使其符合PC/104接口規(guī)范，最大化利用PCB板空間。3.系統(tǒng)集成：將FPGA芯片、PC/104接口控制芯片、多路UART擴(kuò)展芯片及其它相關(guān)電路在PCB板上進(jìn)行連接，形成一個(gè)完整的擴(kuò)展卡。4.測(cè)試驗(yàn)證：對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和性能評(píng)估，驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能優(yōu)劣。四、預(yù)期成果本項(xiàng)目的預(yù)期成果如下：1.基于FPGA的多路UART擴(kuò)展芯片，支持多路串口通信。2.基于FPGA的PC/104接口控制芯片，支持PC/104接口控制和數(shù)據(jù)傳輸。3.基于PC/104接口和多路UART擴(kuò)展芯片的擴(kuò)展卡，支持多路串口通信。4.通過測(cè)試驗(yàn)證，證明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有可靠的穩(wěn)定性和卓越的性能。五、進(jìn)度安排本項(xiàng)目的進(jìn)度安排如下：1.第1~2個(gè)月:總體設(shè)計(jì)和框架搭建，包括硬件設(shè)計(jì)和Verilog設(shè)計(jì)。2.第3~4個(gè)月:PCB布局設(shè)計(jì)和樣板制作。3.第5~8個(gè)月:FPGA編程軟硬件系統(tǒng)集成和測(cè)試驗(yàn)證。4.第9~10個(gè)月:撰寫畢業(yè)論文和答辯準(zhǔn)備。六、參考文獻(xiàn)1.Wu,J.,&Jin,Y.(2019).ADesignofPC/104InterfaceInterfaceRS-422/485Multi-PortSerialCommunicationsiCards.JournalofXi'anUniversityofEngineeringScienceandTechnology,33(5),595-602.2.Wei,C.,&Feng,Y.(2018).DesignofEthernettoSerialPortCommunicationBasedonFPGA.JournalofComputerApplications,38(5),1355-1359.3.Bian,Y.,Wang,L.,&Zhou,D.(2017).DesignofMulti-ChannelRS422/485SerialInterf