原创 串口接收最小系统

1 提出

最小系统的概念已经很久了。这里赋予的内涵是从功能上来讲的：通过串口接收一个数据，然后将其并行输出。之所以叫最小系统，是因为它涵盖了串口接收的最基本的知识点，具备板级验证功能，别的都没有。基本的知识点是：

下降沿检测；

波特率时钟生成；

逐位处理。

并行输出验证接收，简单可靠。只需要几个led灯或者数码管就可以。

裁掉的知识点有：

奇偶验证；

多次接收等。

这样的最小系统简单易学。然而一旦掌握，便入了门，后面很容易提高。

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

2 基本知识点

2.1 下降沿检测

要检测下降沿，至少需要2个量。一般用3个，特<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />权老师用了4个，目的是滤波。但是我还没有理解。这里想说的是，除了输入外，其余量应该初始化为1。这符合串口描述，闲置时该路为高电平。监测下降沿的前提是移位，那么实际上监测下降沿的这一路，从输入到最后一个量，应该都是一条线。

下降沿的检测要按系统时钟的频率移位并判断。用波特率时钟频率检测实时性降低，没有必要。

2.2波特率时钟生成

波特率时钟用来和输入帧各位搭接。首先要有一个计数器，对系统时钟计数。每个波特率时钟周期复位一次。可以半周期取反，也可以每个周期置高或置低一次。

2.3逐位处理

下降沿到来后，要推迟一个波特率周期开始接收。有的初学者会在这里小小受挫，比如我。因为是初学，难免遗鞋掉帽子。只要一仿真，马上就明白了。

中间各位依次接收。为便于理解，用8位变量各位对应接收即可，移位有些复杂。

还有一个容易犯的错误是，最后接收完最高位后，位计数器不累加。这样会把停止位付给最高位。通过仿真也很容易纠正。

3．Testbench仿真

仿真其实很容易，不管是ISE还是ModelSim，都有简单易学的教程Tutorial。

建立波形文件猛一看很容易，其实很烦。为了减少数数的负担，我就让波特率周期等于两个系统时钟周期。结果有一些假象，如果你用了好几个reg变量移位接收，就更是如此。其实一般的系统时钟都是几十兆，常用波特率上限115200bps，差着量级呢。

编写testbench也很容易上手。主要的一点是，它可以让你把程序运行看得更清楚。看到预计的波形的时候，你就会有这样的感觉。

不罗嗦了，上一个我写的Testbench。源文件是小试牛刀那篇。一定要把下降沿检测用的两个reg变量初始化为1。

`timescale 1ns/1ps

module rxd_test1;

reg clk;

reg rx;

wire [7:0]rx_reg;

rxd1 d(

                     .clk(clk),

                     .rx(rx),

                     .rx_reg(rx_reg)

              );

initial

begin

       clk = 0;

       forever

       #10 clk = ~clk;

end

parameter             BPS9600 = 104160;

parameter                     data_given = 8'h01;

integer i;

initial

begin

       rx = 1'b1;

       # BPS9600 rx = 1'b0;

       for(i=0;i<8;i=i+1)

       # BPS9600 rx = data_given;