随着EDA技术的飞速发展,FPGA技术凭借设计语言简单、较高的灵活性以及超强的并行运算能力深受设计者的喜爱,使其应用范围越来越广。FPGA在实际应用中要与上位机之间进行数据传输,但是目前FPGA芯片内部并没有集成异步串行通信功能模块。一般使用UART芯片可以解决这个问题,但是UART芯片在使用过程中出现一些不足之处：可移植性差、数据传输速度较慢、管脚较多等,这就限制了UART芯片的使用范围,所以本文基于FPGA设计出一个具有UART功能的接口。本文在Quartus Ⅱ 12.0开发平台下对UART妾口进行设计,并且采用自顶向下的设计方法。最底层的模块分别是波特率定时模块、起始位检测模块、FIFO模块、发送模块、接收模块,此外接收接口模块与发送接口模块分别是接收模块和发送模块的功能封装,这样设计主要目的是保证接收模块、发送模块可以在不同条件下使用。本文在设计发送、接收模块的核心程序时没有采用状态机的写法,而是采用类似C语言的顺序写法,这样不仅可以提高模块的可读性,而且还可以更好地体现FPGA设计时序性这一特点。本文对每个子模块的设计均有详细的功能分析以及硬件语言描述,并且使用ModeIsim对子模块进行功能仿真。最后为了确保设计的UART模块可以使用,将接收接口模块和发送接口模块的位信息下载到开发板上进行板级验证。功能仿真和板级验证的结果均说明本文设计的UART功能模块满足使用要求,达到设计预期目标。