6.2UART串行接口设计及通信实现

第六章

FPGA综合实践6.1

电子秒表的设计与实现秒表综合设计6.2UART串行接口设计及通信实现异步串行接口原理分析波特率及其他时钟信号发生模块设计串行发送程序设计串行接收程序设计串行通信顶层程序设计串行通信功能测试通用异步收发传输器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)，通常称作UART，是一种异步收发传输器。它将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换。作为把并行输入信号转成串行输出信号的芯片，UART通常被集成于其他通讯接口的连结。掌握了基本的异步串行接口的设计，就完全有能力开发SPI、I2C或其他的接口，通过设计接口进行实验测试，还能够更好的掌握微处理器及嵌入式系统设计中的接口概念。6.2UART串行接口设计及通信实现6.2.1异步串行接口原理分析1.串行通信电气特性通常，UART串行接口采用RS-232-C电气标准进行通信。RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。对于一般的通信，不需要掌握RS-232-C的所有信号的定义，只需要使用其中的2个信号TXD（数据发送）和RXD（数据接收），另外，参加通信的设备要将GND（地）要连到一起(共地)。数据线TxD和RxD的电平标准为:逻辑1=-3V～-15V；逻辑0=+3～+15VRS-232-C标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特率。波特率是衡量资料传送速率的指标。表示每秒钟传送的符号数（symbol）。如果波特率为9600，那么发送和接收数据都应该为9600bit/s。本节采用9600bit/s进行通信。6.2.1异步串行接口原理分析2.

UART串行数据格式：起始位（逻辑0

）+数据位（本节为8位数据位）+奇偶校验位（本节为偶校验）+停止位（本节使用1位停止位）+空闲位（逻辑1）位序号号012345678910格式启动位D0D1D2D3D4D5D6D7P停止位0x55010101010010x56001101010010x57011101010110x58000011010116.2.1异步串行接口原理分析3.通信的安全性问题：

串行异步通信，发送方和接收方使用各自的时钟。例如从FPGA电路板和计算机之间的通信，因此，不能保证两者的时钟完全相同。为保证接收数据的准确性，因此需要用较高的采样率进行采样，本节采用16倍的采样率进行采样，简单的选取中间采样点的值作为接收的数据。如图采用16倍波特率的采样率执行采样，一个比特可采集16个点，选取中间点即从第一个采样点开始的第8或第9个采样点（笑脸附近上升沿）采集该位数据，在接收双方始终频率相差不大的情况下，能够正确的完成通信。6.2.2波特率及其他时钟信号发生模块设计预计实现的功能：将用拨码开关产生的数据发送并以数码管显示检查是否接收成功。所需时钟信号设计：9600Hz（发送数据所需时钟）、16*9600Hz（接收数据的采集数据时钟）、50Hz（按键消抖）、1000Hz（数码管显示）。模块设计：发送模块（拨码开关设置发送的数据、按键用以复位和启动发送）、接收模块（数码管显示接收的数据）。6.2.3串行发送程序设计1.发送程序状态图分析：6.2.4串行接收程序设计1.接收程序状态图分析：6.2.5串行通信顶层程序设计整合模块：调用分频模块调用数码管显示IP调用按键消抖动IP调用串口发送模块调用串口接收模块编写约束文件代码保存工程综合实现生成比特流文件下载到实验板测试##UARTset_propertyPACKAGE_PINF12[get_portstxd] set_propertyIOSTANDARDLVCMOS33[get_portstxd]set_propertyPA