UART（串口）收發(fā)模塊設(shè)計(jì)- 01

UART協(xié)議介紹

UART作為異步串口通信協(xié)議的一種，工作原理是將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一位一位地傳輸。其中每一位（bit）的意義如下。

空閑位：在無(wú)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，傳輸線(xiàn)上的電平為高電平，即為空閑位。

起始位：當(dāng)開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)出1bit位寬的低電平，表示數(shù)據(jù)開(kāi)始傳輸，即為起始位。

數(shù)據(jù)位：真正的需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，位寬可以為4到10bit。數(shù)據(jù)從低bit開(kāi)始向外一位一位的發(fā)送。

奇偶校驗(yàn)位（可不要）：當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，再發(fā)送1位校驗(yàn)位，以此來(lái)校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送的正確性。

（偶校驗(yàn)：數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)

奇校驗(yàn)：數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為奇數(shù)）

停止位：在最后發(fā)送一位高電平的停止位。

UART每一位的位寬時(shí)長(zhǎng)由波特率決定，波特率既1s發(fā)送的數(shù)據(jù)位數(shù)。一般選擇的波特率有，9600,19200,115200等。

設(shè)計(jì)實(shí)例概述

本設(shè)計(jì)代碼鏈接：https://pan.baidu.com/s/1VJoSPJRSHYMhmx3rs2t4IA

提取碼：jsak

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本實(shí)例設(shè)計(jì)的UART特性：

(1) 并沒(méi)有支持奇偶檢驗(yàn)，故沒(méi)有奇偶校驗(yàn)位

(2) 并不支持?jǐn)?shù)據(jù)位寬可配，數(shù)據(jù)位位寬固定為8bit。

(3) 支持輸入時(shí)鐘與波特率可配。

原理圖如下，分兩個(gè)大模塊，一個(gè)數(shù)據(jù)接收控制模塊（Receive_Control），一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送控制模塊（Send_Control）：

端口說(shuō)明：

接收控制模塊與發(fā)送控制模塊內(nèi)部都有一個(gè)波特率時(shí)鐘產(chǎn)生模塊（BuadRate_set），用于將電路輸入時(shí)鐘（clk）進(jìn)行分頻產(chǎn)生波特率時(shí)鐘,用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)控制。

可以看到，BuadRate_set模塊有一個(gè)enable控制信號(hào)，只有當(dāng)enable信號(hào)為高時(shí)，BuadRate_set模塊才工作。在發(fā)送控制模塊里面，只有發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候才拉高其相應(yīng)的enable;在接收控制模塊里面，只有檢測(cè)到有數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)來(lái)的時(shí)候才拉高其相應(yīng)的enable。這是為了降低功耗。

后文預(yù)告

后文將會(huì)具體介紹內(nèi)部各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)以及收發(fā)速度匹配和仿真驗(yàn)證等問(wèn)題。