原创 用CPLD设计实现串口(UART)

    UART（即Universal Asynchronous Receiver Transmitter 通用异步收发器）是广泛使用的串行数据传输协议。UART允许在串行链路上进行全双工的通信，UART主要有由波特率发生器、发送部分和接收部分等组成。

    我这里设计的这个串口是很简单的一个，不带数据校验位的，波特率为固定的9600，其实波特率可选可以用按键很方便的实现，我这只是为了实现串口的最小系统。

    UART的接收和发送是按照相同的波特率进行收发的（当然也可以实现成对的不同波特率进行收发）。UART收发的每一个数据宽度都是波特率发生器输出的时钟周期的16倍，即假定当前按照9600bps进行收发，那么波特率发生器输出的时钟频率应为9600×16Hz，当然这也是可以改变的，我只是按照UART的方法进行设计，这样可以准确地接收到数据而不出错。我这里用的晶振是11.059200MHz，可以用计数器的方式生成所需要的各种波特率，这个值的计算原则就是11059200/（16×所期望的波特率），如果希望输出9600Hz的波特率，那么这个值就是11059200/（16×9600）=72，波特率发生模块就是一个分频模块，这里就是对11.059200MHz进行72分频，图如下：

    接收部分的起始位可由发送来的数据由逻辑1变为逻辑0为一个数据帧的开始。接收器先要捕捉起始位，确定rxd输入由1到0，逻辑0要8个clk16x时钟周期，才是正常的起始位，然后在每隔16个clk16x时钟周期采样接收数据，移位输入接收移位寄存器rsr，最后输出数据dout。还要输出一个数据接收标志信号标志数据接收完。接收部分仿真波形如下图：

    最后一个模块就是发送部分，当接收器完成一帧数据的接收时，就将接收到的数据送到发送器，再由发送器将这一帧数据从高位到低位一位一位发出 ，这里在发送这帧数据开始前要发送一个起始位(低电平0)，然后发送8位数据，最后再发送一位停止位。一帧数据发送完毕后输出标志为以示发送完毕。发送部分仿真波形如下图：

    仿真好后确认无误，最后将这三个模块连在一起，就构成了一个UART，下面是顶层模块连接图：

    最后对这个UART进行仿真，波形如下图：

    完成以上功能仿真后，我把最后的程序下载到了实验板上，用串口调试精灵进行了测试，结果准确无误，这是我今天的劳动成果，如设计由什么错误、不当之处还请广大朋友指出，谢谢。