UART串口通信实验报告

实验四 UART 串口通信

学院：研究生院

学号：1400030034 姓名：张秋明

一、 实验目的及要求

设计一个UART 串口通信协议，实现“串 <-->并”转换功能的电路，也就是 “通用异步收发器”。 二、 实验原理

UART 是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实 现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART 用来主机与辅助设备通信，如汽 车音响与外接AP 之间的通信，与PC 机通信包括与监控调试器和其它器件，如 EEPROM 通信。

UART 作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一 位接一位地传输。

其中各位的意义如下：

起始位：先发出一个逻辑” 0的信号，表示传输字符的开始。

资料位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是 4、5、6、7、8等，构成 一个字符。通常采用ASCII 码。从最低位开始传送，靠时钟定位。

奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“ 1的位数应为偶数（偶校验）或奇数 （奇校验），以此来校验资料传送的正确性。

停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是 1位、1.5位、2位的高电 平。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能 在通信中两台设备间出现了小小的不同步。 因此停止位不仅仅是表示传输的结束， 并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步 的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

空闲位：处于逻辑“ 1状态，表示当前线路上没有资料传送。

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 ）。 一个符号代表的信息量（比特数）与符号的阶数有关。例如资料传送速率为 120 字符/秒，传输使用256阶符号，每个符号代表8bit ，则波特率就是120baud,比 特率是120*8=960bit/s 。这两者的概念很容易搞错。 三、 实现程序

library ieee;

use ieee.std 」o gic_1164.all;

end uart; architecture behav of uart is

en tity uart is

port(clk : in std_logic; rst_n: in std 」o gic

--系统时钟 --复位信号

rs232_rx: in std 」o gic rs232_tx: out std 」o gic

--RS232接收数据信号； --RS232发送数据信号;）;

use ieee.std_logic_ un sig ned.all;

comp onent uart_rx port(clk : in std_logic; rst_n: in

std_logic; rs232_rx: in std_logic; clk_bps: in std_logic;

高电平为接收数据的采样点

bps_start:out std 」o gic; 波特率时

钟启动置位

rx_data: out std 」ogic_vector(7 downto 0);--接收数据寄存

器，保存直至下一个数据来到

bps_start:out std 」o gic; 据后，波特率时钟启动置位 一 一

rx_data: in std 」o gic_vector(7 dow nto 0); --接收数

据寄存器，保存直至下一个数据来到

rx_in t: in std 」ogic --接收数据

中断信号，接收数据期间时钟为高电平，一传送给串口发送模块，使得串口正在进 行接收数据的时候，发送模块不工作，避免了一个完整的数据( 1位起始位、8 位数据位、1位停止位)还没有接收完全时，发送模块就已经将不正确的数据传 输出去);

end comp onent;

sig nal bps_start_1:std_logic; sig nal bps_start_2:std_logic; sig nal clk_bps_1:std_logic; sig nal clk_bps_2:std_logic;

sig nal rx_data:std 」o gic_vector(7 dow nto 0); sig nal rx_in t:std_logic; begi n

RX_TOP: uart_rx port map (clk=>clk,

rst_n=>rst_ n, rs232_rx=>rs232_rx,

clk_bps=>clk_bps_1, bps_start=>bps_start_1,

--系统时钟 --复位信号

--RS232接收数据信号

--此时clk_bps 的

--接收到数据后, rx_int: out std 」ogic 中断信号，接收数据期间时钟为高电平，传送给串口发送 end comp onent;

comp onent speed_select port(clk : in std_logic; rst_n: in std_logic; clk_bps: out std_logic; 的高电平为接收或者发送数据位的中间采样点 一 bps_start:in std_logic

后，波特率时钟启动信号置位);

end comp onent;

comp onent uart_tx port(clk : in std_logic;

rst_n: in std_logic; rs232_tx: out std_logic; clk_bps: in std_logic;

的高电平为接收数据的采样点一 一 --接收数据

);

--系统时钟

--复位信号 --此时 clk_bps --接收数据

--系统时钟 --复位信号

--RS232接收数据信号

--此时 clk_bps

--接收到数