UART通信的Verilog实现

发表于 2016/10/19 13:25:36 阅读（6455）

UART通信的Verilog实现

作为一个学习FPGA的菜鸟，以前查资料大多数都是通过博客查找，在这里对那些前辈说声感谢。通过博客使我受益匪浅，自己一直想着去写博客。耽搁了好久（借口，都是太懒），今天刚好有这个机会和时间来写我的第一篇博客。（废话不多说，该进入正题了）

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一.串口通信—通信协议

所谓的通信协议是指通信双的一种约定。约定包括：对数据格式，同步方式，传送速率，传送步骤，检纠错发送及控制字符定义问题的同意规定，通信双方必须遵守的。

1.串口介绍

串口（通常指com接口），采用串行通讯通信方式的扩展接口，利用一条传输线将数据一位一位的顺序传送。与之相对并口，数据一并行传输，但由于通信线的增加，其需要的成本更高。

特点：

a.通信线简单，只需要一根线就可实现双向通信;

b.成本低

c.能实现数米到数千米的通信距离（百度百科）

但也有致命缺点，传输速率慢。由于其串行误码率低，成本低，其在远距离通信也有一定优势。

2.UART

UART(异步串行通信口)，它包括有rs232,rs499,rs423,rs422和rs485等接口标准规范和总线标准规范，即UART是异步串行通信接口的总称。（由于历史原因，IBM的PC外部接口配置RS232，成长PC上的默认标准，所以，现在PC上的COM口均为RS232。）UART协议是实现设备之间低速数据通信的标准协议。

UART使用的是异步，串行接口。可在同一时刻实现数据的发送与接收为双全公通信(与SPI类似)，但在I2C中，某一时刻只能实现接收或者发送，为（单工通信）。

异步通信一一个字符为传送单位，通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，然而在同一字符中相邻位的时间间隔是固定的。（串行不再介绍）

3.波特率

波特率是衡量数据传输速率的指标。每秒传送的二进制位数。一般都会选择9600,19200,115200等选项。

例：假设一个字符为10位（1个起始位，8个数据位，一个结束位），每秒传送120个字符。其波特率为： 10*120 =1200字符/秒=1200波特。

二.时序分析

这里使用两个basys2（MCLK 50MHZ）,一个作为主机，一个作为从机。（tx 发送 rx 接收），实现从主机向从机发送一字节数据。

发送一个字节时序图：

从上面时序分析(主机向从机发送一个字节)：

1>数据流在某一波特率下工作，发送期间不能改变。

2>在空闲转态，数据为高电平。

3>先发送一个0，作为数据发送的起始信号（从机的响应信号）。

4>数据先发送最低位， bit0->bit7。

5>最后发送一个1，作为数据发送的结束信号（数据发送结束）。

当然完整的应该还包含奇偶校验位等，这里不做省去。

接收时序与发送时序完全相同，这里不做详细说明。

三.模块分析

确定输入输出模块：

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这里要说一些我自己的见解（对我触动很大的地方）。Verilog用来描述硬件电路，但知道自己所写下的代码会综合出怎样的电路吗？？？我想这里是一个大大的问号。就拿我自己说吧，以前写的代码都是从要描述的功能出发，通过功能，来写Verilog代码，是不清楚要生成什么样的电路。我想这就违背了我们用硬件描述语言学习电路设计的初衷。现在我的认识是通过功能，将其细化，具体化，先构建每一部分的电路，然后依照电路图，照图施工编写代码。

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