Uart串口设计

Uart串口设计总结及实验

QinZhanAo

1.串口说明

电脑上通常位Rs232口，为9针口，可以在机箱后面找到。现在基本上都用USB转串口来实现串口的功能，需要注意的是，如果用USB转串口来实现串口功能的话，需要下载安装USB转串口驱动，否则不能实现。台式机可以直接用串口线来实现，而一般笔记本已经没有串口了，那么必须用USB转串口。

2.串口发端设计

2.1发端时序

串口发送数据端的时序如下图所示。

从时序图上可以看出，需要发送的数据低位先发出去，在发送数据之前，需要先发送一个开始特征比特，值为0，TXD数据线空闲状态为1。发送完数据最高位后发送一个停止比特，值为1。

2.2 设计思路

设计时钟：

根据前述的SPI模块设计时提出的一个思想：所有低速接口时钟都以进入接口时钟的2分频时钟来进行发送或者采样。

这里需要的波特率是38400Hz，那么进入串口发送模块的时钟为76800Hz，板上时钟50MHz，也就是需要进行652分频，分频计数为（652/2）- 1 = 325，计数值计到324即时钟翻转。

验证实验：

利用板上的两个按键，sw1按一下，计数值加1，并通过串口调试助手显示，sw2使得计数清零。

2.3 源码公布

发送端IP：

Uart Tx顶层源码：

2.4 功能仿真

功能仿真波形如下：

2.5 上板调试结果显示

3.串口接收端设计

3.1 接收端时序

串口接收端时序图如下：

由时序图可知，收端先收数据的低位直到收到停止位，RXD线空闲电平为高，直到检测到一个低电平开始采样数据。

3.2 串口接收端设计

时钟设计：

和发送端一样，采用时钟是进入接收端模块时钟的2分频，这样能保证采样时刻在数值的中间，避免了亚稳态等问题。

设计时序：

发送模块偷了个懒没有给出设计时序图，这里给下设计之初的接收模块的时序图，如上图所示。slot是最下面的红色的那个，蓝色的那个slot画错了。

验证设计：

这里因为只有4个led，所以设计验证是通过串口助手发送数通过4个led的二进

制表现具体的发送数。

3.3 源码公布

接收端IP：

验证顶层文件代码：

3.4 功能仿真

仿真结果如下：

3.5 上板调试结果

可以看到，发送6，中间的两个灯亮了，即4’b0110。