摘 要:USART全称为Universal Synchronous/Asynchronous Receiver and Transmitter，是一种通用同步/异步收发器，可以用作同步传送或异步传送，是工业通信中的一种标准接口．由于USART可以适应多种形式的需求，USART在片上系统（SOC，System On Chip）中得到了广泛的应用，常作为通用接口用于数据交换．因此，对USART的研究是至关重要的．

　　　本文以构建验证目标的真实工作环境为核心思路，以某款USB2.0芯片的USART为验证目标，提出了一个软硬件相互协同工作的仿真与验证平台．该平台的硬件部分通过硬件描述语言Verilog HDL对CPU建模，软件部分则以汇编语言编写软件模块的代码来完成．平台搭建完毕后调用编辑好的脚本文件进行仿真，分析通过图形化界面显示出来的仿真结果，并把它与预期结果相比，最后得出结论．

　　　本课题设计完成后，对仿真结果的分析证明了USART的功能．在竞争日益激烈的IC设计行业中，对于IC设计验证与测试工作，本平台有非常实际的应用价值．

关键词：USART；软硬件协同验证；汇编语言；Verilog HDL

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 课题背景与意义-1

1.1.1几种常见的串行总线与串行通信接口-1

1.1.2 验证方法的重要性-3

1.1.3 可供选用的验证技术-3

1.2 课题的研究内容-3

1.3 本论文的组织框架-4

第2章 SOC及软硬件协同验证技术-5

2.1 SOC介绍-5

2.1.1 SOC背景来源与主要特征-5

2.1.2 SOC相关技术-5

2.2软硬件协同验证技术-5

2.2.1 软硬件协同验证技术的定义及国内外发展趋势-5

2.2.2 与传统验证技术的对比-6

2.2.3 软硬件协同验证环境-7

2.2.4 软硬件协同验证流程-9

第3章 USART的理论基础-11

3.1接口的基本概念-11

3.1.1接口的定义-11

3.1.2 接口在计算机系统中的作用-11

3.2 USART的基本内容-11

3.2.1 通用同步异步收发器USART的介绍-11

3.2.2 USART的异步通信方式-11

3.2.3 USART的同步通信方式-12

3.2.4 USB2.0的USART的工作方式-13

第4章 软硬件协同环境与工具简介-15

4.1总体架构-15

4.1.1 软硬件协同验证流程设计-15

4.1.2 相关硬件环境与软件环境的搭建-15

4.1.3 软硬件协同验证环境的完善-17

4.2 本设计所用到的工具简介-17

4.2.1 NClaunch工具-17

4.2.2 Simvision简介-18

4.2.3 Keil简介-18

第5章 基于软硬件协同平台的USART的功能验证-19

5.1 USART的功能验证选择-19

5.2 USART同步通信方式0发送数据的仿真与验证-19

5.2.1 USART方式0发送数据的特点及软件程序设计-19

5.2.2 USART方式0发送数据的预期结果-20

5.2.3 USART方式0发送数据的仿真结果-20

5.3 USART同步通信方式0接收数据的仿真与验证-22

5.3.1 USART方式0接收数据的特点及软件程序设计-22

5.3.2 USART方式0接收数据的预期结果-22

5.3.3 USART方式0接收数据的仿真结果-23

5.4 USART异步通信方式1发送数据的仿真与验证-24

5.4.1 USART方式1发送数据的特点及软件程序设计-24

5.4.2 USART方式1发送数据的预期结果-25

5.4.3 USART方式1发送数据的仿真结果-25

5.5 USART异步通信方式1接收数据的仿真与验证-27

5.5.1 USART方式1接收数据的特点及软件程序设计-27

5.5.2 USART方式1接收数据的预期结果-28

5.5.3 USART方式1接收数据的软硬件协同验证实现-29

5.6 USART异步通信方式2发送数据的仿真与验证-30

5.6.1 USART方式2发送数据的特点及软件程序设计-30

5.6.2 USART方式2发送数据的预期结果-31

5.6.3 USART方式2发送数据的仿真结果-31

5.7 USART异步通信方式2接收数据的仿真与验证-32

5.7.1 USART方式2接收数据的特点及软件程序设计-32

5.7.2 USART方式2接收数据的预期结果-33

5.7.3 USART方式2接收数据的仿真结果-33

5.8 USART异步通信方式3发送数据的仿真与验证-34

5.8.1 USART方式3发送数据的特点及软件程序设计-34

5.8.2 USART方式3发送数据的预期结果-35

5.8.3 USART方式3发送数据的仿真结果-35

5.9 USART异步通信方式3接收数据的仿真与验证-36

5.9.1 USART方式3接收数据的特点及软件程序设计-36

5.9.2 USART方式3接收数据的预期结果-36

5.9.3 USART方式3接收数据的仿真结果-37

5.10 USART的功能验证总结-37

第6章 总结与展望-39

6.1 总结-39

6.2 展望-39

参考文献-41

致  谢-43