郭鑫 马俊

摘 要：21世纪是信息化的世纪，计算机技术迅速发展，越来越多的计算机采用传输速率更快且性能更加优良的USB接口，而个人计算机上的RS232，正在逐渐被淘汰。但在工业领域中RS232应用仍十分广泛。本文在此应用背景下，研究和设计USB与RS232之间的接口转换电路，硬件开发采用了SOPC设计思想，添加不同功能的模块，构建NIOS II系统，在Quartus II中完成硬件开发，而软件开发在NIOS II IDE中完成，利用FPGA平台，实现USB与RS232之间的接口转换，实现上位控制计算机与底层设备之间的数据通信。

关键词：USB接口；RS232接口；FPGA；SOPC

随着计算机科学技术的迅速发展，如今对计算机的数据通信速度有了更高的要求，因此计算机的外围接口也发展迅速。由于USB在个人计算机上应用越来越广泛，逐渐淘汰了RS232，但目前仍然很多采用RS232串行接口的工业设备、仪器仪表领域中，考虑到可行性和成本原因，立即将这些设备改造成USB接口是不可行的。因此本文选择在FPGA开发平台下实现USB转RS232接口，通过这样将计算机与传统的设备相连，实现USB与RS232接口的双向数据传输，同时也扩大了USB的传输距离。

一、基于FPGA嵌入式IP的SOPC系统

基于FPGA的嵌入式IP硬核SOPC系统是在FPGA中预先植入NIOS处理器。为了更好的通用性，必须将常规的嵌入式处理器集成诸多通用和专用的接口，但这样又不得不增加芯片的成本和功耗。但如果将ARM或者其他处理器核以IP硬核的方式植入FPGA中，利用FPGA的可编程逻辑资源和可擦除性，按照系统功能需求来添加接口功能模块，如USB模块和RS232模块，既能实现目标系统功能，又能实现系统的低成本和低功耗。……