基于FPGA开发板TSP的串口通信设计

本文详细介绍基于Terasic FPGA开发板TSP(又名C5P和OSK)和其板载CP2102N USB-UART桥接芯片的串口通信系统设计与实现。系统采用Verilog HDL编写UART收发控制器，通过CP2102N实现FPGA与PC间的快速稳定通信。

1CP2102N简介及其驱动安装

查阅数据手册TSP_v.x.x.x_SystemCDDatasheetUart_to_USBcp2102n-datasheet.pdf可知CP2102N关键特性：

支持300bps至3Mbps波特率

内置USB 2.0全速控制器

自动波特率检测和信号极性控制

3.3V UART接口电平，与FPGA直接兼容

在之前文章1-串行通信基础知识提到在使用UART转USB口之前，主机需要安装串口驱动程序，在操作系统中创建一个虚拟串口（如 COM3）。这样，上位机软件就可以像操作传统串口一样，通过这个虚拟串口与 FPGA 通信了。

当TSP开发板的串口J6口插到PC的USB口以后，电脑设备管理器会出现如下设备：

右击选中CP2102N USB to UART Bridge Controller 设备，选择更新驱动程序（P）：

然后选择浏览我的电脑以查找驱动程序（R）：

CP2102N的PC端驱动文件在TSP_v.x.x.x_SystemCDToolserial_driver（该压缩包在友晶官网下载）路径下， 比如您的电脑当前版本是Win10， 事先解压win10文件夹下的CP210x_Universal_Windows_Driver.zip压缩包到当前路径，然后将驱动路径指到刚解压的文件路径：

在点击下一步后会弹出驱动安装成功窗口，最后点击关闭按钮即可：

安装以后PC设备管理器如下：

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TSP的串口硬件电路

TSP的串口硬件电路图如下：

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串口代码设计与功能仿真

代码设计思想参考2-基于FPGA开发板DE23-Lite的串口通信设计 （FT2232H），Quartus工程下载：参见本文末，本工程使用Quartus 17.1 Lite版本，仿真（仿真设置步骤请参考06-基于FPGA和LTC2308的数字电压表设计-ModelSim仿真与Matlab模拟信号产生）结果如下：

引脚分配如下： 

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串口设计下板验证

测试之前硬件连接如下：

连接串口J6 到PC；

用USB Blaster线缆连接开发板和PC；

连接12V电源到开发板；

将sof配置文件下载到开发板：

先从设备管理器里面找到当前串口的名称：

然后双击putty.exe打开串口调试工具:

点击Serial设置串口为COM10，波特率设置为115200，停止位设置为1，然后点击Session:

点击 Session以后出现如下界面，点击Open打开串口：

发送任意字符：

然后查看串口接收到的字符是否与之一致：

备注：

基于TSP(C5P/OSK)的例程下载地址：

通过网盘分享的文件：TSP_UART.rar

链接: https://pan.baidu.com/s/1iY0f5ef2YXWrHaXl_6q_xA 提取码: tera