串口通信FPGA实现

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FPGA与PC串口通信设计与实现

京航空航天大学出版社，０８２０．
ｆ１２周润景Ｊ】Ｃ【）字系统设计实例阿北ＦＧＰＪ数１京：电子工业出版社。０１２０，ｌＩ旭东￣ＡＬＢ及其在ＦＧ中的应硐【．３王ＴＡＰＡＭ１北京：国防工业出版社。０８２０．
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ｍ）的系统设计中，ｙ芯片程序软件仿真验证通过不会发生误＿。麴将数据存储于８Ｉ位的移位寄存器后，要下载到芯片需当中。存储８位数据以后就完成了一有效数据吟能。可以使用ＰＣ向ＰＧＡ通过串口发送数据并的提取，Ｆ发送端置高等待下次起始位的到来。将处理后的数据返回计算机分析是否满足设计ＡＣＩＳＩ码转换模块：由于发送端发的是数据要求。完成串口通信可以选用专用的串行外设接的ＡＳＩ码，ＣＩ８位数据代表一０或者１３Ｈ代 — 。０口芯片如１５０Ｎ１４０或者控制单片机接收表０３Ｈ代表１６５，Ｓ６５，１，所以在ＴＤ将数据传送给数Ｘ图１系统总体框图数据。而采用模块化设计方法，通过硬件描述语据处理单元之前先要完成ＡＣＳＨ码的转换，将转、单元。ＲＸＤ的工作流程是言编程可以将外部芯片的功能集成到ＦＧ换后的０１发给下～ＩＰＡ内囊ＩＩＩｌｌｌｌ＿＿－ｌ麓ｌ部实现，这种设计方法可移植性强，又能避免不接收端一直检测ＰＣ的发送数据是否为起始位皇缒，因为有必要的资源浪费。本文采ＩＥ１．软件开发平０一旦检测到就进行有效数据位的接收，Ｓ０１图２异步串行通信格式台，选用Ｘｌｘ公司的ｓａａ．３系列ＦＧ效数据为８位，以要判断接收的位数，ｉｎｉｐｎｒＥ一ＰＡ所每结束完成了与ＰＣ的通信功能。个比特计数加一，当计到８时判定接收完毕，将接收的数据进行ＡＣＩＳＩ码转换，然后传送给数ｌ系统的总体设计系统的总体设计思想是：发送数据，据处理模块进行处理。ＣＰ由由于数据处理部分在不同本文不再赘述。ＭＡ３Ｘ２２完成Ｒ－３Ｓ２２电平到１－电平的转换，系统中完成的工作各不相同，ＩｌｌＪＦＧＰＡ内部的ＲＤ模块负责转换后串行数据的Ｘ２２ＦＦ．ＩＯ模块接收，数据处理单元对接收数据进行处理，处理Ｉ￣（ｉｎｉｔｏｕ）ＦＦ１ｒｔＩＦｒｔ是一种先进先出的ｅｓｓ完成以后将数据暂存于ＦＦＩＯ中，ＤＴＸ读取暂存数据缓存器，即读取数据ｈ僦读取最早存人的敬据按通信协议把数据发给ＭＡ２２反馈给数据。本系统调用的ＩＥ带的ＦＯＩ，Ｘ３ＳＩＦＰ核保图３ＲＤ模块仿真图ＸＣ分析数据是否符合要求，而验证整个系统证了速度与功耗的最优，Ｐ，从并节省了开发周期。使设计的合理性。系统框图如图Ｉ示。所用ＦＦＩＯ需要设置～参数。些数据宽度设置为１，ＲＤ单元每接收完一Ｘ个数据即向数据处即存储的数据宽度是１。位数据深度是指存储器理单元发送—个ａｅ电平有效信号，ｖ高告之其可以存储数据的个数，此时的数据是需要处理的，数据处理单元接收到代码长耋，如果要测试１０００个发送数据的编码那么编码后产生了２０个数据，００深度ａｌｅｃｉ有效后采集ｄｔ，这样可以避免数据采集是否正确，ｖａａ０８留有一定富裕度。读写使能信的错误。不同的系统所要完成的数据处理功能也可以设置为２４，图４ＦＦ存储器仿真模块ＩＯ不相同，本实验中完成的是对接收信号进行２３号由分别由ＴＤ和数据处理单元给出。每次１Ｘ当完成８位数据的接收ＩＦ卷积编码功能。如果其他系统需要采集多个数据ＦＯ时钟的上升沿到来时，如果读写使能为高存储—个数据到最高位。将．ｒｘ１转换后数据处理单元每次处理时，其转换为０或１如图，ｄ为３Ｈ，后再处理一次，可以在接收端也添加一个ＦＦ就进行相应的读写操作。ＩＯｏｅ，ｃｖ高电平通ｉ缓存数据。个数据后就向ＦＦＩＯ发送一个写使能信号，告的数据ｃｄ是１同时发送—个ａｔｅ知数据处理单元进行接收并处理。２ＦＧＰＡ主要功能模块设计之存储一个数据，ＸＴＤ的操作类似。３２ＦＦ．ＩＯ存储器模块２１ＢＤ模块．Ｘ２ＴＤ模块．Ｘ３如图４所示，ｉｄｎ是数据的输入端，依次输入ＴＤ模块负责把处理后的放据从ＦＦＸＩＯ中ＲＸＤ主要包括分频模块，数据采样存储模个不同数据，【朋为写使能端，ｗ－在时钟上升沿块，ＳＨ码转换模块。为了更好的理解ＲＤ工读出，ＡＣＸ将其传送给ＭＡＸ３２２完成电平转换，回８返读时钟一直允许置高，可以看出ｄ．ｔｔ＿渎给ＰＣ分析通过验证处理的的数据是否符合前置位，作流程，下面先介绍一下符ＩＯ的工输格式每发～帧数据包含—位起始位、一８位数设计要求来证明收发系统的合理性。ＴＤ给数据端按顺序输出写入的数据，合ＦＦＸ据位、一位奇偶校验位和＿位停止位。当发送端ＦＦ — ＩＯ提供读使能信号ｒｅ，ｄｎ当数据处理单元完作原理。＿４结沧这之处于空闲状态时，一直发送高电平。每次开始发成一个数的编码后存赭器中就存入有效值，Ｆｅａ芯片越来越广泛的应用于电子设计ｌ送新数据前首先发送一位低电平的起始位，这样后ＴＤ就可以置ｒ＿￣为高提取存储器数据。Ｘｄｅ它与Ｐｃ的通信完成设计的调试起蕾要检测端检测到低电平就能判断有效数据已开始存储器中数据是一位的０或ｌ，发送给ＰＣ接收当中，ＰＡ与Ｐ的串口通信系Ｃ发送，准备接收数据。之后接收８位有效数据，由的数据需要符合异步串行通信的格式例如发送作用。本艾实现了ＦＧ统，通过软件仿真和下载测试验证了设计的合理低位到高位存储。根据收发方约定，可以采用无个０应先发一位起始位０，再发送０的ＡＧＳＨ性，系统可移植性强，于其他场合只需改变内对０００，１奇偶校验位方式，发送数据率为９Ｏ６Ｏ波特。其发码００１０最后发送终止位ｌ部处理单元的功能即可使用。送格式如图２分频模块：Ｐ。ＦＧＡ系统的主时钟为３ＦＧＡ主要模块的仿真分析Ｐ参考文献５Ｍ，０而采样频率为９９＂ｈ，６０４ｚ为了提供采样时３】ＲＤ模块仿真－Ｘ１ｌＶｒｇｉＩ京：Ｉ北北钟可以将主时钟进行１０分频。３２分频可由计数如图３所示，ＸＲＤ单元的接收串行信号为【夏字￣．ｅｈ数字系统设计教程ｆ

基于FPGA的串口通信设计与实现

置和输人数据计算出响应
的奇偶校验位，它是通过
纯组合逻辑来实现的。
２．６总线选择模块
总线选择模块用于
选择奇偶校验器的输入是
数据发送总线还是数据接
收总线。
２．７计数器模块
计数器模块的功能
是记录串行数据发送或者
接收的数日，在计数到某
数值时通知ＵＡＲＴ内核模
块。３ＵＡＲＴ程序设计ＵＡＲＴ完整的工作流程可以分为接收过程
关键词：ＦＰＧＡ：ＵＡＲＴ：ＲＳ２３２
引言串行接口的应用非常广泛，为实现串口通信功能一般使用专用串行接口芯片，但是这种接口芯片存在体积较大、接口复杂以及成本较高的缺点，使得硬件设计更加复杂，并且结构与功能相对固定，无法根据设计的需要对其逻辑控制进行灵活的修改。介绍了一种采用ＦＰＧＡ实现串口通信的方法。１串口通信协议对一个设备的处理器来说，要接收和发送串行通信的数据，需要一个器件将串行的数据转换为并行的数据以便于处理器进行处理，这种器件就是ＵＡＲＴ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅ— ｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）通用异步收发器。作为接ｉＳｌ的一部分，ＵＡＲＴ提供以下功能：１．１将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流；１．２将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用；１．３在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验：１．４在输出数据流中加入启停标记，并从接收数据流中删除启停标记。２ＵＡＲＴ模块设计ＵＡＲＴ主要由ＵＡＲＴ内核、信号检测器、移位寄存器、波特率发生器、计数器、总线选择器和奇偶校验器７个模块组成。（见图１）２．１ＵＡＲＴ内核模块ＵＡＲＴ内核模块是整个设计的核心。在数据接收时，ＵＡＲＴ内核模块负责控制波特率发生器和移位寄存器同步的接收并且保存ＲＳ一２３２接收端口上的串行数据。在数据发送时，ＵＡＲＴ内核模块首先产生完整的发送序列，之后控制移位寄存器将序列加载到移位寄存器的内部寄存器里，最后再控制波特率发生器驱动移位寄存器将数据串行输出。２＿２信号检测模块信号检测器用于对ＲＳ一２３２的输入信号进行实时检测，一旦发现新的数据则立即通知ＵＡＲＴ内核。需要注意的是，这里所说的ＲＳ一２３２输入输出信号都指经过电平转换后的逻辑信号，而不是ＲＳ一２３２总线上的电平信号。２＿３移位寄存器模块移位寄存器的作用是存储输入或者输出的数据。２．４波特率发生器模块由于ＲＳ一２３２传输必定是工作在某种波特率下，比如９６００，为了便于和ＲＳ一２３２总线进行同步，需要产生符合ＲＳ一２３２传输波特率的时钟。２．５奇偶校验器模块奇偶校验器的功能是根据奇偶校验的设

带fifo的串口发送器FPGA实现

带fifo的Uart发送器的FPGA实现FPGA使用Altera公司EP4C15F17C8N芯片，它的性能优越，支持大部分IP核使用。

常用它来学习NIOS II。

使用它实现带FIFO的串口。

首先，对uart的实现进行设计。

Uart的时序如下图所示：一般使用Uart时，配置为无校验，一个停止位，一个起始位，8位数据。

其中尤其重要的为波特率的设置。

波特率对应了Uart通信的位宽，用FPGA实现Uart其实就是对通信位宽的调制。

位宽通过基础时钟分频得到。

Uart波特率计算及实现以9600波特率为例计算：9600的意思为每秒传输的bit数为9600，所以位宽为：1/9600s ，换算为ns为：104167ns。

那么，如果时钟频率为25MHz，位宽系数为：104167/40 = 2604。

综合上述分析，可以得到一个公式，即：分频系数= 时钟频率/波特率。

例如：115200波特率，50MHz时钟其对应位宽为：50000000/115200 = 434。

那么以115200波特率，50MHz时钟为例实现Uart的发送。

计时器对时钟计数，经过434个周期之后，对计数器加1操作，对相应的信号进行操作，即可实现，它的源代码如下：always @(posedge clk or negedge rst)if(rst == 1'd0) count <= 17'd0;else if(count == 17'd434) count <= 17'd0;else count <= count + 1'd1;wire sendclk = (count == 17'd434);根据sendclk对Uart进行实现，代码如下：always @(posedge clk or negedge rst)if(rst == 1'b0) TX <= 1'b1;else if(FIFOempty == 1'b1) begin TX <= 1'b1; endelsecase(txcount)4'd0: TX <= 1'b0; //start bit is low4'd1: TX <= fifodata[0];4'd2: TX <= fifodata[1];4'd3: TX <= fifodata[2];4'd4: TX <= fifodata[3];4'd5: TX <= fifodata[4];4'd6: TX <= fifodata[5];4'd7: TX <= fifodata[6];4'd8: TX <= fifodata[7];4'd9: TX <= 1'b1; // stop bitsdefault: TX <= 1'b1 ;endcase它包含了一个有限状态机。

基于FPGA实现CRC校验功能的通用异步串口通信

ｂｓｄｏａｅｎＦＰＧＡ
ＴＯＮＧａ．ｏｇ．ＳＸｉｏｒｎＨＥＮＧｈｎ．ｉｏＺｏｇｂａ（ｏｅｅｏｔｅｔｓａｄＩｆｒｔｎＳｉｃ，ＷｅａｅｃｅｓｉｅｓｙＷｅａ１００ｈｎ）ＣｌｇｆｌＭａｈｍａｃｎｎｏｍａｉｃｅｅｉｏｎｉｎＴａｈｒｖｒｉ，ｉｎ７４０，ＣｉａｎＵｎｔｎ
ＡｂｔａｔＵＴｉｕｅｄｌｓｔｅｉｔｒｃｆＲＳ２２，ｔｂａｎａｃｒｔｅａｏｓｒｃ：ＡＲｓｓｄｗｉｅｙａｈｅａｅｏ－３ｎｆｏｏｔｉｃｕａｅｓｒｌｃｍｍｕｉａｉｎｏｉｎｃｔｆｏｄｔａａ，ａｓｍｐｅａｄｐａｔａｃｅｏｉｌｎｒｃｉｌｈｍｅｆｒＵＡＲｅｉｎａｄｘａｉａｉｎｗｓｐｔｏｗｒ．ＣｃｉｅｕｄｎｙｃｓＴｄｓｎｅｌｔａｕｒａｄｙｌｒｄｎａｃｇ；ｚｏｆｃ
Ｔａｓｔｒ一种应用广泛的于短距离串行传输ｒｎｍｉｅ）是ｔ接口，常用于短距离、速、成本通信中，于常低低基
ＦＧＰＡ实现起来简单，方便＿。为保证传输的可靠１］性，就需要对通信过程进行差错控制，ＲＣＣ循环冗余校验模块是一种查错能力强，高效，可靠的方法，在
论分析一致，达到了预期设计的目标。提高了通信的速度、可靠性和效率。关键词：ＦＧＣＣ检验；用异步收发器；靠性ＰＡ；Ｒ通可

FPGA实现SPI

FPGA实现SPIFPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以实现不同的数字电路功能。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行通信协议，常用于连接外围设备和主控制器。

在本文中，将介绍如何使用FPGA实现SPI。

1.确定硬件资源：首先，需要确定FPGA中可用的IO资源。

SPI需要至少4个IO口，分别是主设备的时钟引脚（SCK），主设备输出的数据引脚（MOSI），主设备输入的数据引脚（MISO）和片选引脚（SS）。

根据所用的FPGA型号，可以查找对应的引脚定义。

2.确定SPI时序：SPI的时序是非常重要的，不同设备可能有不同的时序规范。

一般情况下，SPI的时序包括时钟下降沿数据采样、时钟上升沿数据输出等。

SPI的时序图可以在设备的数据手册中找到。

3. 编写SPI控制器：SPI控制器可以用硬件描述语言如VHDL或Verilog编写。

控制器的功能包括生成时钟、控制数据的发送和接收、以及处理片选信号。

a.时钟生成：SPI通信需要一个时钟信号来驱动数据的传输。

可以通过计数器模块来生成控制器的时钟信号。

计数器的频率一般是SPI时钟频率的若干倍。

b. 数据发送：对于主设备（Master），要发送数据给外设，可以使用移位寄存器（Shift Register）来存储要发送的数据。

可以使用计数器生成移位寄存器的时钟信号，通过串行输入数据，并在时钟的上升沿时将数据发送到MOSI引脚。

c.数据接收：对于主设备，要接收外设发送的数据，可以使用另一个移位寄存器来接收MISO引脚传输的数据。

可以使用计数器生成移位寄存器的时钟信号，通过MISO引脚接收数据，并在时钟的下降沿时将数据存储到接收寄存器。

d.片选控制：SPI通信需要一个片选信号来选择要与主设备通信的外设。

可以通过一个时序控制器实现片选信号的生成。

在与一些外设通信时，使能片选信号，否则禁用片选信号。

基于FPGA的串口通信

module chuankou_1(clk,rxd,dig_bit,dig_seg);input clk,rxd;output[1:0]dig_bit;output[7:0]dig_seg;reg[1:0]dig_bit;reg[7:0]dig_seg;reg flag_bit;//数码管位标志//使用9600bps的波特率，使用其16倍频进行读取；reg clk_rxd;//16倍频，对于50MHZ的时钟，其分频系数为8'hA1;reg[7:0]cnt_clk_rxd;reg[3:0]cnt_read;//对16倍频的周期信号进行计数，每16次清零，并开始读取下一位数据；reg r1,r2,r3;//对每一位数读三次，以保证准确率；reg[7:0]data;//用来逐位接收串口的数据；reg[3:0]cnt_bit;//对data进行位选择；reg[2:0]state;reg clk_led;//数码管显示使用reg[11:0]cnt_clk_led;reg[3:0]num;//产生16倍频的时钟；always@(posedge clk)beginif(cnt_clk_rxd>=8'ha1)begincnt_clk_rxd<=8'd0;clk_rxd<=~clk_rxd;endelsecnt_clk_rxd<=cnt_clk_rxd+1'b1;endparameter IDLE=3'b000,READ=3'b001,WRITE=3'b010;always@(posedge clk_rxd)begincase(state)IDLE:beginif(rxd==1'b1)beginstate<=IDLE;cnt_read<=4'd0;endelsebeginif(cnt_read<4'd15)begincnt_read<=cnt_read+1'b1;state<=IDLE;endelsebegincnt_read<=4'd0;state<=READ;endendendREAD:beginif(cnt_bit<=4'd7)beginif(cnt_read==4'd4)begincnt_read<=cnt_read+1'b1;r1<=rxd;state<=READ;endelse if(cnt_read==4'd9)begincnt_read<=cnt_read+1'b1;r2<=rxd;state<=READ;endelse if(cnt_read==4'd12)begincnt_read<=cnt_read+1'b1;r3<=rxd;state<=READ;endelse if(cnt_read==4'd15)beginif((r1==r2)&&(r2==r3)&&(r1==r3))begindata[cnt_bit]<=r3;//取值;state<=READ;cnt_read<=4'd0;cnt_bit<=cnt_bit+1'b1;endelsebegincnt_bit<=4'd0;state<=IDLE;cnt_read<=4'd0;endendelsebeginstate<=READ;cnt_read<=cnt_read+1'b1;endendelsebeginstate<=WRITE;cnt_bit<=4'd0;endendWRITE://此状态暂时未用；beginstate<=IDLE;enddefault:state<=IDLE;endcaseend//以下是数码管显示部分；parameter segcode0=8'b1100_0000;parameter segcode1=8'b1111_1001;parameter segcode2=8'b1010_0100;parameter segcode3=8'b1011_0000;parameter segcode4=8'b1001_1001;parameter segcode5=8'b1001_0010;parameter segcode6=8'b1000_0010;parameter segcode7=8'b1111_1000;parameter segcode8=8'b1000_0000;parameter segcode9=8'b1001_0000;parameter segcodea=8'h88;parameter segcodeb=8'h83;parameter segcodec=8'hc6;parameter segcoded=8'ha1;parameter segcodee=8'h86;parameter segcodef=8'h8e;always@(posedge clk)beginif(cnt_clk_led>=12'h9c3)begincnt_clk_led<=12'd0;clk_led<=~clk_led;endelsecnt_clk_led<=cnt_clk_led+1'b1;endalways@(posedge clk_led)beginflag_bit<=flag_bit+1'b1;case(flag_bit)1'b0:dig_bit<=2'b10;1'b1:dig_bit<=2'b01;endcaseendalways@(posedge clk_led)begincase(flag_bit)1'b0:num<=data[3:0];1'b1:num<=data[7:4];endcaseendalways@(num)begincase(num)4'd0:dig_seg<=segcode0;4'd1:dig_seg<=segcode1;4'd2:dig_seg<=segcode2;4'd3:dig_seg<=segcode3;4'd4:dig_seg<=segcode4;4'd5:dig_seg<=segcode5;4'd6:dig_seg<=segcode6;4'd7:dig_seg<=segcode7;4'd8:dig_seg<=segcode8;4'd9:dig_seg<=segcode9;4'd10:dig_seg<=segcodea;4'd11:dig_seg<=segcodeb;4'd12:dig_seg<=segcodec;4'd13:dig_seg<=segcoded;4'd14:dig_seg<=segcodee;4'd15:dig_seg<=segcodef;endcaseendendmodule。

FPGA和单片机串行通信接口的实现

FPGA和单片机串行通信接口的实现FPGA（Field-Programmable Gate Array）和单片机（Microcontroller）是两种常用的数字电子设备，它们在串行通信接口方面有不同的实现方式。

首先，我们需要了解串行通信是一种将数据以位的形式逐个传输的通信方式。

常见的串行通信协议包括UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）、SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C （Inter-Integrated Circuit）等。

对于FPGA和单片机之间的串行通信，我们可以基于以下几种方式进行实现：1. UART：UART是一种常见的串行通信协议，可以实现全双工的通信。

在FPGA和单片机之间建立UART通信，需要在FPGA中实现UART模块，并将其与单片机的UART接口连接。

在FPGA中，我们可以使用硬件语言（如Verilog或VHDL）来实现UART模块，该模块负责将FPGA内部的数据通过UART协议进行封装和解封装。

单片机与FPGA之间通过TX（发送）和RX （接收）引脚建立连接。

单片机可以通过串口发送数据给FPGA，FPGA接收到数据后进行处理，然后再通过串口将处理后的数据发送给单片机。

2.SPI：SPI是一种用于片上外设之间通信的串行通信协议，常用于FPGA与外部设备（例如传感器、显示器等）之间的通信。

在FPGA和单片机之间建立SPI通信，需要在FPGA中实现SPI控制器，并将其与单片机的SPI接口连接。

FPGA通过把数据写入SPI发送缓冲区或从SPI接收缓冲区读取数据来实现与单片机的通信。

单片机通过控制SPI接口的时钟、数据和使能信号来与FPGA进行数据传输。

3.I2C：I2C是一种双线制串行总线，常用于连接多个设备的系统，例如FPGA、单片机和其他外部设备之间的通信。

在FPGA和单片机之间建立I2C通信，需要在FPGA中实现I2C控制器，并将其与单片机的I2C接口连接。

FPGA串口UART学习笔记1串口通信

FPGA串⼝UART学习笔记1串⼝通信串⼝通信1、串⼝简介串⾏接⼝，COM接⼝，只需要两根线就能实现两台设备之间的通信。

UART指的是异步的串⾏接⼝，通⽤异步收发。

标准常⽤的是RS-232标准接⼝现在电脑上没有串⼝了，所以使⽤的是USB转串⼝芯⽚，CH340芯⽚。

换句话说，只需要两根数据线UART_RXD和UART_TXD，就能完成两台设备之间的通信。

2、串⼝时序两根数据线各⾃独⽴互不影响，⼆者的时序是相同的。

不同之处是UART_RXD是主机MASTER发送给从机SLAVE，UART_TXD是SLAVE 发送给MASTER。

由于两根线的时序完全相同且独⽴，下⾯以UART_TXD为例。

空闲状态时，UART_TXD⼀直拉⾼，当要传输数据之前，拉低⼀个数据位，此后开始传输数据。

数据之后有⼀个校验位，校验位之后是停⽌位，停⽌位之后进⼊下⼀个传输周期。

⾄此，完成了⼀个数据包的传输。

注意：(1)、传输的数据是从低⽐特位开始传，⽐如101010，接受端的接受顺序是010101。

(2)、传输数据的位数是MASTER与SLAVE约定好的，可以是4、5、6、7、8位，时序图中是以⼋位为例。

(3)、校验位⼀般是奇偶检验。

当然，也可以选择没有检验位，前提是MASTER与SLAVE约定好，在SLAVE解析接收到的数据的时候，不安排校验位的解析。

(4)、停⽌位，停⽌位是保证两段传输之间⼀定要有间隔。

两段传输之间可以没有空闲时间，但是，停⽌位⼀定要有。

3、时间的问题从时序图上可以看出，串⼝的发送和接受是没有时钟的，换句话说，这是⼀个异步时序。

那么如何确定每个位所需要的时间就尤为重要。

这个问题的要点是波特率，每秒发送/接受单位的个数。

我们使⽤的串⼝是以⽐特为单位，所以这⾥波特率与我们的⽐特率相同。

常见的波特率的数值有9600,19200，38400，57600，115200等。

以9600为例，表⽰⼀秒钟发送/接受9600个⽐特。

一种SPI串口模块的FPGA实现

Ｏ存储器以及时钟芯片等都采用了ＳＩ输出／机输入数据线ＳＩＩＯ主机输入／ＥＲＭＰ从ＰＳＭ，接口。但在实际开发应用中，若主控制器无从机输出数据线ＳＩＯＩＰＳＭ和低电平有效的从ＳＩ口或需要与多个具有ＳＩ口的外设通机选通信号线ＳＩＣ。Ｐ接Ｐ接ＰＳ信，就要使用主控制器的Ｉｏ／口通过软件来ＳＩＬ为主机时钟线，是从机的一ＰＣＫ模拟，这在很大程度上限制了其应用给数据个输入，为ｓＩＯＩ据的发送和接收提ＰＳＭ数传输带来不便。所以采用硬件来实现ＳＩＰ接供同步时钟信号。时钟的相位（ＰＡＣＨ）与
３ＦＧ设计方案．ＰＡ本设计按一个默认数据通信速率
（Ｏｂｓ、时钟模式（相位延时的下降１Ｍｐ）无ＳＩ口的ＦＧ实现往往采用厂家提供的Ｉ效。而当ＣＨ＝“ ”时，数据在信号ＳＩＣ沿）Ｐ接ＰＡＰＰＡ１ＰＳ、主／工作方式（Ｐ模式）行ＳＩ从主ＳＩ进Ｐ数核实现，这种方法虽能基本满足ＳＩ信要声明后的第二个ＳＬ边沿才有效。因此，主据的收发。可通过外部处理控制器对本模块Ｐ通ＣＫ求，但设计不够灵活，不利于功能扩展。基机与从机中ＳＩ备的时钟相位和极性必须进行各种通信参数的动态配置，以适应不同Ｐ设中支持通道名称传递的ｎ演算由于适用于描靠性、稳定性、代价和响应时间等。只有述结构动态变化的并发系统，而成为进程代ＯＬｓＷ — 组合方法允许用户定义一些非功能属数在ＷＣ究中应用的代表。Ｓ研性，但是这些定义还没有完全得到规范。基于演算的ｗｂ务组合是又一常用ｅ服的形式化的Ｗｂｒ组合方法。演算是ｅｅ务Ｒｂｎｉｉｅ提出的以进程间的移动通信为ｏｉｉｎｒ研究重点的并发理论，它是对ＣＳＣｉｕ — Ｃ（ａｃｌ

基于DSP和FPGA的多串口通信的实现

传统ＤＳ进行串口数据处理的方案是运用中Ｐ断请求，每到来一个字节的数据产生一次中断请
收稿臼期：２１－３１。０１０—８
Ｔ３０６０ＭＳ２Ｃ００系列只有４个外部中的
ＦＧＡ是一种基于查表的可编程逻辑器件，主Ｐ
要由逻辑单元构成的可配置逻辑块、可编程Ｉ和／０可编程内部互连模块构成。用户可以根据需要对它进行编程，使之生成特定的电路结构，完成所需功能。ＦＧ内部阵列块之间采用分段式进行互连，ＰＡ因此结构比较灵活。ＦＧ保存逻辑功能的物理结ＰＡ构多为ＳＡＭ型，电后丢失原有逻辑信息，以Ｒ掉所使用时需配置一个专用ＲＯＭ，将设计好的逻辑烧录到其中。系统上电时，ＦＧ就能自动从ＲＰＡＯＭ中读取逻辑信息。本例设计中所使用的是Ｘｉｎｌｘ公ｉ
领域，提高了设备的处理速度和功能的可扩展性。
在系统内，点对点的串口通信在技术上是很成熟的，使用数字信号处理（Ｐ）芯片作为处理器进ＤＳ行数据交互简便且高效。ＤＳＰ芯片虽然有着很强火
有４个外部的中断管脚，可以对应４不同的外部个
中断。当ＤＰ检测到中断信号，发生中断后将暂停ＳＣＵ当前进程，转入执行中断所触发的特定任务，Ｐ程序指针转向中断服务程序。同时ＤＳＰ会保存当前进程状态，将相关寄存器状态保存到堆栈中，以便中断服务程序执行完成后返回主程序时，恢复进入中断服务程序前的进程状态。基于中断的工作方式，当有多个串口中断源想复用一个中断时，Ｐ会无法辨别出此中断究竟是ＤＳ由那一个串口中断源所产生的。如图１。无法分辨中断源也就无法做出相应的处理动作。以，所扩展少量串口常常是利用多个硬件中断。

verilog串口通信程序【精选文档】

FPGA实现RS-232串口收发的仿真过程（Quartus+Synplify+ModelSim）（2007-09-11 12：17：37）网上关于RS—232的异步收发介绍得很多，最近没事学着摸索用ModelSim来做时序仿真,就结合网上的参考资料和自己的琢磨，做了这个东西.针对我这个小程序结合FPGA的开发流程，主要走了以下几步：1。

文本程序输入（Verilog HDL）2。

功能仿真（ModelSim，查看逻辑功能是否正确,要写一个Test Bench）3。

综合（Synplify Pro，程序综合成网表)4. 布局布线（Quartus II，根据我选定的FPGA器件型号，将网表布到器件中，并估算出相应的时延）5。

时序仿真（ModelSim,根据时延做进一步仿真）这里贴出我的程序和各个详细步骤，能和各位正在学习的新手们一起分享。

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原理略一、文本程序输入（Verilog HDL）发送端：module trans（clk,rst，TxD_start,TxD_data，TxD，TxD_busy)；input clk,rst，TxD_start;input[7:0］TxD_data; // 待发送的数据output TxD, // 输出端口发送的串口数据TxD_busy；reg TxD;reg ［7：0] TxD_dataReg; // 寄存器发送模式，因为在串口发送过程中输入端不可能一直保持有效电平reg ［3:0］state;parameter ClkFrequency = 25000000；// 时钟频率－25 MHzparameter Baud = 115200；// 串口波特率－115200// 波特率产生parameter BaudGeneratorAccWidth = 16;reg [BaudGeneratorAccWidth:0］BaudGeneratorAcc；wire ［BaudGeneratorAccWidth:0] BaudGeneratorInc = ((Baud〈<（BaudGeneratorAccWidth—4）)+（ClkFrequency>>5））/（ClkFrequency>〉4）；wire BaudTick = BaudGeneratorAcc［BaudGeneratorAccWidth]；wire TxD_busy;always ＠（posedge clk or negedge rst）if(～rst)BaudGeneratorAcc <= 0；else if(TxD_busy）BaudGeneratorAcc <= BaudGeneratorAcc［BaudGeneratorAccWidth-1:0］+ BaudGeneratorInc;// 发送端状态wire TxD_ready = (state==0）；// 当state = 0时，处于准备空闲状态，TxD_ready = 1 assign TxD_busy = ~TxD_ready; // 空闲状态时TxD_busy = 0// 把待发送数据放入缓存寄存器TxD_dataRegalways ＠(posedge clk or negedge rst)if(~rst）TxD_dataReg <= 8’b00000000；else if（TxD_ready ＆TxD_start）TxD_dataReg <= TxD_data；// 发送状态机always ＠（posedge clk or negedge rst)if(~rst)beginstate 〈= 4’b0000；// 复位时，状态为0000，发送端一直发1电平TxD <= 1'b1;endelsecase（state）4’b0000: if（TxD_start) beginstate <= 4’b0100；// 接受到发送信号，进入发送状态end4’b0100: if(BaudTick) beginstate <= 4’b1000；// 发送开始位—0电平TxD <= 1'b0;end4'b1000: if(BaudTick）beginstate <= 4'b1001；// bit 0TxD <= TxD_dataReg［0]；end4'b1001：if(BaudTick) beginstate <= 4’b1010; // bit 1TxD 〈= TxD_dataReg[1]；end4’b1010：if(BaudTick) beginstate <= 4'b1011; // bit 2TxD <= TxD_dataReg[2］;end4'b1011：if（BaudTick）beginstate <= 4'b1100; // bit 3TxD 〈= TxD_dataReg［3];end4'b1100: if（BaudTick) beginstate 〈= 4’b1101；// bit 4TxD <= TxD_dataReg［4]；end4'b1101：if(BaudTick) beginstate 〈= 4’b1110；// bit 5TxD 〈= TxD_dataReg[5］;end4'b1110：if(BaudTick) beginstate <= 4’b1111; // bit 6TxD <= TxD_dataReg［6]；end4’b1111：if(BaudTick) beginstate 〈= 4’b0010；// bit 7TxD <= TxD_dataReg[7］；end4'b0010: if(BaudTick) beginstate 〈= 4'b0011；// stop1TxD 〈= 1’b1；end4’b0011：if(BaudTick）beginstate 〈= 4’b0000；// stop2TxD 〈= 1'b1;enddefault: if（BaudTick）beginstate 〈= 4’b0000;TxD 〈= 1’b1;endendcaseendmodule接收端：module rcv（clk，rst，RxD,RxD_data,RxD_data_ready,）；input clk，rst,RxD;output[7:0] RxD_data; // 接收数据寄存器output RxD_data_ready；// 接收完8位数据，RxD_data 值有效时，RxD_data_ready 输出读信号parameter ClkFrequency = 25000000；// 时钟频率－25MHzparameter Baud = 115200; // 波特率－115200reg[2：0］bit_spacing；reg RxD_delay；reg RxD_start;reg［3:0] state；reg［7:0］RxD_data；reg RxD_data_ready;// 波特率产生，使用8倍过采样parameter Baud8 = Baud*8；parameter Baud8GeneratorAccWidth = 16；wire [Baud8GeneratorAccWidth:0］Baud8GeneratorInc = ((Baud8〈<(Baud8GeneratorAccWidth—7))+（ClkFrequency>〉8))/(ClkFrequency>>7）；reg [Baud8GeneratorAccWidth：0］Baud8GeneratorAcc;always ＠（posedge clk or negedge rst)if（~rst)Baud8GeneratorAcc 〈= 0;elseBaud8GeneratorAcc <= Baud8GeneratorAcc［Baud8GeneratorAccWidth—1：0] + Baud8GeneratorInc；// Baud8Tick 为波特率的8倍－115200＊8 = 921600wire Baud8Tick = Baud8GeneratorAcc［Baud8GeneratorAccWidth];// next_bit 为波特率－115200always @(posedge clk or negedge rst）if(~rst｜｜（state==0))bit_spacing 〈= 0；else if（Baud8Tick）bit_spacing <= bit_spacing + 1；wire next_bit = (bit_spacing==7）;// 检测到RxD 有下跳沿时，RxD_start 置1，准备接收数据always@（posedge clk）if（Baud8Tick）beginRxD_delay 〈= RxD;RxD_start <= (Baud8Tick & RxD_delay & （～RxD));end// 状态机接收数据always＠(posedge clk or negedge rst)if(~rst）state 〈= 4’b0000；else if（Baud8Tick)case（state)4'b0000：if(RxD_start）state <= 4’b1000；// 检测到下跳沿4’b1000: if(next_bit）state 〈= 4'b1001；// bit 04'b1001: if(next_bit) state <= 4'b1010；// bit 14’b1010：if（next_bit) state 〈= 4’b1011; // bit 24’b1011: if（next_bit) state <= 4'b1100；// bit 34’b1100: if（next_bit）state 〈= 4'b1101；// bit 44'b1101：if(next_bit）state <= 4’b1110; // bit 54'b1110: if（next_bit) state <= 4'b1111; // bit 64'b1111: if(next_bit) state 〈= 4'b0001; // bit 74'b0001: if（next_bit) state 〈= 4’b0000；// 停止位default: state <= 4'b0000；endcase// 保存接收数据到RxD_data 中always ＠(posedge clk or negedge rst）if（~rst）RxD_data 〈= 8’b00000000；else if（Baud8Tick &＆next_bit && state［3］)RxD_data <= ｛RxD，RxD_data［7：1]};// RxD_data_ready 置位信号always @（posedge clk or negedge rst）if(~rst)RxD_data_ready <= 0；elseRxD_data_ready <= （Baud8Tick ＆& next_bit ＆＆state==4'b0001）; endmodule为了测试收发是否正常,写的Test Bench`timescale 1ns / 1nsmodule rs232_test;reg clk，rst,TxD_start;reg ［7:0］TxD_data;wire[7:0］ RxD_data;wire //RxD，TxD，TxD_busy，RxD_data_ready;trans trans（.clk（clk),。

fpga利用io口实现rs422通信的代码

fpga利用io口实现rs422通信的代码RS422通信是一种全双工、差分信号传输的串行通信协议。

相较于RS232通信协议，RS422通信协议传输距离更远、传输速度更快、噪声干扰更小，并且能够支持多个设备同时通信。

在本文中，我们将介绍如何利用FPGA的IO口实现RS422通信。

首先，我们需要为FPGA选择一个支持RS422协议的IO口。

以下是常用的几种IO口：1. 差分输出：FPGA通过两个相反的信号线向外输出差分信号。

3. 孤立输入：FPGA通过单一信号线接收差分信号，并通过内部电路将差分信号转换为单压缩信号。

在本文中，我们将选择差分输入的方式进行RS422通信。

接下来，我们需要配置FPGA的IO口。

一般来说，FPGA会提供相应的IP核用于配置IO口，我们可以通过IP核配置管理器进行配置。

以下是常见的IO口配置：1. 设置IO口的功能：将IO口设置为输入、输出或双向模式。

2. 设置IO口的电平：确定IO口的高电平和低电平的电压值。

3. 设置IO口的上下拉电阻：控制IO口的输入输出电阻。

4. 设置IO口的保护电路：为了保护IO口不受过电压或过电流的损坏，通常需要为IO 口配置保护电路。

接下来，我们可以开始编写FPGA的代码。

以下是实现RS422通信的代码：```verilogmodule RS422 (input clk, //时钟信号input rst, //复位信号input [7:0] rx, //接收端口output [7:0] tx, //发送端口output de, //差分输出使能output re, //差分输入使能output [1:0] ie //输入使能);//定义常量localparam BIT_CNT = 8; //一帧数据位数 localparam CNT_MAX = 16'h3FFF; //计数器最大值 localparam BAUD_RATE = 9600; //波特率//计数器reg [15:0] cnt;always @(posedge clk or posedge rst) beginif (rst) begincnt <= 0;end else beginif (cnt >= CNT_MAX) begincnt <= 0;end else begincnt <= cnt + 1;endendend//接收数据wire [BIT_CNT-1:0] rx_data;reg rx_flag;reg rx_err;reg rx_done;uart_rx #(BIT_CNT) uart_rx_inst (.rx(rx),.clk(clk),.rst(rst),.data(rx_data),.flag(rx_flag),.err(rx_err),.done(rx_done));assign tx = tx_data;//差分接收器使能信号assign re = 1;//输入使能assign ie[0] = tx_done;assign ie[1] = rx_done;endmodule```以上代码中，我们使用了一个基于计数器的时序生成器来产生波特率同步信号，用于控制发送和接收的时序。

fpga做485通信

在FPGA中实现RS485通信，需要控制发送方和接收方的差分信号输出和输入。

以下是一个基本的步骤：
1. 定义输入输出端口：在Verilog代码中，通过定义不同的输入输出端口来实现发送和接收功能。

2. 编码数据：发送方将要发送的数据通过编码后转换成差分信号输出。

常用的编码方式有NRZ（非归零码）、Manchester码等。

3. 接收数据：接收设备检测到双绞线上的RS485电平的每一个单bit数据，将其转换为普通的TTL电平信号，并通过接收器输出脚送给UART控制器的接收脚。

4. 解码数据：UART控制器将接收脚上的每一个单bit信号按照UART协议进行接收解码，得到以字节为单位的实际数据。

5. 数据解析：MODBUS协议栈将UART接收到的多个字节数据进行解析得到完整的数据帧，并解帧得到实际的数据部分。

在实际应用时，MODBUS协议栈一般由CPU通过软件方式实现。

以上步骤仅供参考，建议咨询专业人士获取具体信息。

基于FPGA的串口通信电路设计

基于FPGA的串口通信电路设计[摘要]串行通信接口是一种应用广泛的通信接口。

目前，大部分处理器都集成了支持rs-232接口的通用异步收发器，本文基于fpga开发板设计了一个串口数据采集和处理程序，介绍了用verilog hdl硬件描述语言来开发波特率发生器、接收模块和发送模块这三个模块，以及系统各个模块的具体设计方法和原理，用quartus ii软件进行仿真并给出结果，分别验证各个模块的正确性及用fpga实现串行通信的可行性。

[关键词]串行通信 rs-232 verilog hdl fpga中图分类号：tn 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）08-320-011.fpga概述fpga现场可编程逻辑门阵列是数字系统设计的主要硬件平台，其主要特点是完全由用户通过软件进行配置和编程，从而完成某种特定的功能，且可以反复擦写。

fpga具有运算速度快、根据需求在内部嵌入硬/软ip核，以及反复编程，擦写，使用的特点，被广泛应用于通信，数字信号处理，工业控制等领域。

2.rs232串口通信接口串口即串行数据接口主要用于网管控制或主业务数据的传输，支持数据的双向传输，速率9600-115200bps，即可以完成和pc的通信，也可以完成与带有标准串口的外设相连。

其中串口接口分为带插孔和带插针的两种，其中插针端称为dce，插孔端称为dte。

3.串口通信的verilog hdl实现本设计要求在fpga开发板上实现波特率为115200bps，停止位为1比特、1比特校验位的串口通信，并要求和pc机通过串口调试助手完成双向通信。

3.1波特率发生器模块的verilog hdl实现波特率发生器实际上是一个分频器，从给定的系统时钟频率得到要求的波特率。

一般来讲，为了提高系统的容错性处理，要求波特率发生器的输出时钟为实际串口数据波特率的n倍，n可以取值为8、16、32、64等。

在本设计中，系统的时钟为50mhz，取n为16，则分频系数为50000000/（16*115200）=27.127，取整为27。

FPGA与单片机实现串行通信

FPGA与单片机实现串行通信FPGA（Field-Programmable Gate Array）和单片机是两种常见的嵌入式系统设计元件。

FPGA是一种可编程逻辑芯片，可以重新配置内部逻辑电路以实现各种不同的功能。

它由大量的逻辑门、存储单元和I/O（输入/输出）资源组成。

相比于单片机，FPGA具有更高的灵活性和通用性，并且可以实现更高性能的应用。

单片机则是一种集成了处理器、内存和各种外设接口的微控制器芯片。

它通常具有较小的尺寸和低功耗特性，适用于较简单的应用场景。

单片机通常使用汇编语言或高级编程语言进行程序设计，并通过输入/输出引脚与外部设备进行通信。

串行通信是一种将数据按照位的顺序依次传输的通信方式。

在FPGA与单片机之间实现串行通信有多种方法，其中常见的包括USART、SPI、I2C和UART等。

USART（Universal Synchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter）是一种通用的串行接口，可以工作在同步或异步模式下。

FPGA和单片机可以通过USART接口进行双向数据传输。

USART接口包含多个引脚，包括数据线、时钟线和控制线。

通过配置合适的配置参数，可以实现不同的通信速率和数据格式。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工的串行通信协议，常用于外设与控制器之间进行高速数据传输。

SPI接口由四根线组成，包括主机输出（MISO）、主机输入（MOSI）、时钟（SCLK）和片选（SS）线。

FPGA可以作为SPI主机，单片机作为SPI从机，通过配置合适的时序和数据格式实现数据的传输。

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种双线串行总线，用于短距离内的设备通信。

I2C由两根线组成，包括串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。

FPGA和单片机可以通过I2C接口进行双向数据传输。

在I2C通信中，所有设备都必须拥有唯一的地址，以便正确识别和通信。

基于FPGA实现的高速串口传输技术与实现

（5）将配置位流文件下载到FPGA芯片中，进行实际运行和测试。
4、结论
本次演示设计和实现了一种基于FPGA的以太网和串口数据传输系统，实现了高速、高效的数据传输和共享。本系统的优点在于具有高度的灵活性和可扩展性，可以方便地根据实际需要进行功能扩展和优化。由于采用了FPGA技术，本系统还具有体积小、功耗低、可靠性高等优点，可以广泛应用于各种嵌入式系统和智能设备中。
为了更好地实现基于FPGA的高速光纤通信数据传输技术，需要以下几个方面：
1.优化硬件设计：根据具体的应用场景和需求，选择合适的FPGA芯片和硬件组件，并对其进行优化设计，以实现更高效的数据传输和处理。
2.完善软件算法：利用FPGA的并行处理能力和数字信号处理算法，进一步完善软件算法，提高数据处理速度和可靠性。
最后，为了提高稳定性和可靠性，可以研究更为高效的错误检测和纠正算法，以及研究如何提高数据传输的鲁棒性。
总结
本次演示介绍了基于FPGA实现的高速串口传输技术与实现。通过利用FPGA的灵活性和高效性，我们成功地实现了高速串口传输技术，并在速度测试中验证了其优势。然而，也需要注意到这种技术存在的不足和挑战。未来，高速串口传输技术将会朝着更高速度、更低成本、更稳定可靠的方向发展。
参考内容
随着信息时代的到来，数据传输的速度和可靠性成为了关键的要素。光纤通信作为一种现代化的数据传输方式，具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于各个领域。为了进一步提升光纤通信的性能，基于FPGA（现场可编程门阵列）的高速光纤通信数据传输技术得到了广泛的研究与实现。
FPGA是一种高度灵活的芯片，可以由用户进行编程配置，实现各种不同的逻辑功能。在光纤通信领域，FPGA可以被用于实现数据编解码、信号调制解调、误码纠正等功能，从而提升数据传输的速度和可靠性。

LabVIEW和FPGA的串口通信系统设计与实现

3
软件程序框图
值得注意的是，在 LabVIEW 平台控制的串行通信过程
中，数据格式是以字符串的格式组成的，字符串中的每个字符实际上对应我们熟悉的 ASCII 字符，即计算机能够识别的数据代码是 ASCII 代码，所以在传送到串口发送数据之前要经过代码转换，这就意味着以十进制、二进制、十六进制表示的
节点号命令码
崔牧凡: 基于 LabVIEW 和 FPGA 的串口通信系统设计与实现
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地为 ASCII 字符串才能进行传送和接收。在 LabVIEW 平台中，提供了数值到十六进制字符串和字节数组到 ASCII 码的转换，图 3 给出了将一串字符串当成 16 进制数值转换为 ASCII 码发出去的程序框图。
Abstract: Serial communication is commonly used in industrial control． Conventional serial communication uses Dynamic Link Library ( DLL) which is complicated to program． In this paper， a motor control system in which the motor is controlled by the serial communication between the PC and FPGA based on VISA was designed． Compared with the conventional method， this method can improve the realtime data transmission and decrease the difficulty of programming． This system obtains the aim of data exchanging， inspecting the state of instruments， reading data and sending control commands to the instrument． In actual operation， the system s operation is simple and its response is fast． The motor speed can be changed continuously and dynamically which meets the requirement of industrial control automation． Key words: serial communication; LabVIEW; VISA; Field Programmable Gate Array ( FPGA)

Verilog实现串口通信

FPGA实现串行接口RS232时间:2007-06-29 来源: 作者: 点击：26463 字体大小:【大中小】-串行接口(RS-232)串行接口是连接FPGA和PC机的一种简单方式。

这个项目向大家展示了如果使用FPGA来创建RS-232收发器。

整个项目包括5个部分RS232是怎样工作的如何产生需要的波特率发送模块接收模块应用实例RS-232接口是怎样工作的作为标准设备，大多数的计算机都有1到2个RS-232串口。

特性RS-232有下列特性:使用9针的"DB-9"插头(旧式计算机使用25针的"DB-25"插头).允许全双工的双向通讯(也就是说计算机可以在接收数据的同时发送数据).最大可支持的传输速率为10KBytes/s.DB-9插头你可能已经在你的计算机背后见到过这种插头它一共有9个引脚，但是最重要的3个引脚是:引脚2: RxD (接收数据).引脚3: TxD (发送数据).引脚5: GND (地).仅使用3跟电缆，你就可以发送和接收数据.串行通讯数据以每次一位的方式传输；每条线用来传输一个方向的数据。

由于计算机通常至少需要若干位数据，因此数据在发送之前先“串行化”。

通常是以8位数据为1组的。

先发送最低有效位，最后发送最高有效位。

异步通讯RS-232使用异步通讯协议。

也就是说数据的传输没有时钟信号。

接收端必须有某种方式，使之与接收数据同步。

对于RS-232来说，是这样处理的:串行线缆的两端事先约定好串行传输的参数（传输速度、传输格式等）当没有数据传输的时候，发送端向数据线上发送"1"每传输一个字节之前，发送端先发送一个"0"来表示传输已经开始。

这样接收端便可以知道有数据到来了。

开始传输后，数据以约定的速度和格式传输，所以接收端可以与之同步每次传输完成一个字节之后，都在其后发送一个停止位("1")让我们来看看0x55是如何传输的:0x55的二进制表示为：01010101。

基于FPGA的多串口通信设计与实现

ａｐｐｌｉｅｄｉｎｈｅｔａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｉｏｔｎｗｉｄ１ｌｏｗｂａｕｄｒａｔｅ． ‘
ＫｅｙＷｏ￣Ｓ：ｓｅｒｉａｌｐｏｒｔ；ＡＳＩＣ；ＦＰＧＡ；ＵＡｌｋＴ；ｉｎｔｅ＝ｕｐｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＶＨＤＬ
串行通信因为具有传输线少、成本低、配置灵活等特点，得到了广泛应用，通用异步收发传输器（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅ — ｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ），是一种比较常用的接口电路，主要用于串行数据和并行数据的转换。一般该接口由专用的ＵＡＲＴ芯片完成，例如ＳＣｌ６Ｃ５５４ＢＩＢ６４，该接口芯片具有４路独立的通道，同时提供多种控制功能，但在实际使用中往往只使用一种特定控制方式，这不仅造成电路复杂和浪费，而且会使ＰＣＢ面积增大，布线复杂。［１１ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ），即现场可编程门阵列，它是作为专用集成电路领域中一种半定制电路出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。ＦＰＧＡ中具有丰富的触发器和Ｉ／Ｏ口，采用描述语言（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱＶＨＤＬ和ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ）￣行设计，用户可以根据需要，描述出具有各种功能的

基于FPGA的串口通讯设计

基于FPGA的串口通讯设计摘要：随着现代信息技术的发展，基于fpga的串口通讯设计以及应用在现实中逐渐的推广开来。

串口通讯是电子测控技术中的一个重要应用环节，串口通讯接口也是通讯装置中的一个重要接口，对于通讯装置设备有着重要的作用。

本文主要论述基于fpga的串口通讯设计在实际应用中的可行性以及基于fpga的串口通讯系统的主要组成模块与设计。

关键词：串口通讯 fpga 测控技术设计系统模块随着现代信息技术的发展，基于fpga的串口通讯设计以及应用在现实中逐渐的推广开来。

串口通讯是电子测控技术中的一个重要应用环节，串口通讯接口也是通讯装置中的一个重要接口，对于通讯装置设备有着重要的作用。

本文主要论述基于fpga的串口通讯设计在实际应用中的可行性以及基于fpga的串口通讯系统的主要组成模块与设计。

1、串口通讯的特征串口通讯是串行通信的一个重要通讯接口。

串行通讯是一种使用一根通讯传输线进行数据信息的传输，在进行通讯传输的过程中，进行串行通讯的传输线路根据其在数据信息传输过程中的作用，它既是一根数据传输线，也是一根用来作为联络的通讯线路。

串行通讯在进行数据信息传递的过程中，虽然进行数据信息传输的线路只有一根，但是在进行数据信息传输的过程中，串行通讯还可以使用现有的电话网络进行数据信息的传输。

因此，在通讯系统中，串行通讯的通讯方式对于远距离的数据信息通讯与传递特别适用。

在使用串行通信进行通信传输的过程中，对于进行通讯传输的数据信息都是按照相关的通讯传输要求以及标准进行传输的，相关的串行通讯传输的要求标准中对于数据信息的传输过程中的数据信息格式以及数据信息传输方式、数据信息传输速度、数据信息传输步骤等都有明确的规定，在使用串行通信方式进行数据信息的传输过程中应对于相关规定的要求标准等进行遵守。

基于fpga的串口通讯设计在实际应用中不仅可以实现将通讯系统需要的集成电路芯片进行集中编程设计，一定程度上节省了通讯电路空间，而且这种基于fpga的串口通讯系统在设计过程中具有一定的灵活性、在运行过程中具有很大的可靠性。

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FPGA设计与应用串口通信实验报告班级：1105103姓名：苏林效学号：1110510321日期：2014年10月29日实验性质：验证性实验类型：必做开课单位：电信院学时：2学时一、实验目的1、了解串口通信的基本原理；2、掌握锁相环的基本原理和使用方法；3、掌握起始位和停止位的含义及实现方法；4、掌握VHDL状态机的基本使用方法；5、掌握基本的接口设计和调试技巧；二、实验准备2.1 串口通信原理（1分）串口通信是以字节为单位，按位传输数据和接收数据的。

先看一下发送数据：串行线缆的两端事先约定好串行传输的参数（传输速度、传输格式等），之后进行传输，①当没有数据传输的时候，发送端向数据线上发送“1”；②当要传输数据时，发送端先发送一个“0”来表示要传输数据了，这样当接收端检测到“0”便可以知道有数据到来了；③开始传输后，数据以约定的速度和格式传输；④每次传输完成一个字节之后，都在其后发送一个停止位“1”。

这样，发送数据就结束了。

再来看接收数据，初始状态是等待状态，接收的一直是“1”，当检测到0时进入检验状态，在检验状态下如果再检测到0（一般采用过采样）则进入接收数据状态，当接收完8位比特数后判断是否有停止位，如果有则此字节接收结束，重新进入等待状态准备接受下一字节。

2.2 锁相环的基本原理（1分）锁相环是以锁定输入载波信号的相位为目标的一种载波环实现形式。

它由三部分组成：鉴相器（PD）、环路滤波器（LPF）和压控振荡器（VCO）。

如上图。

锁相环的工作原理：压控振荡器的输出经过采集并分频，后与基准信号同时输入鉴相器。

鉴相器通过比较上述两个信号的相位差，输出结果通过环路滤波器，滤除噪声和高频分量，然后输出一个直流脉冲电压，用它来控制VCO ，使它的频率改变，使()lim 0c p t θ=。

经过较短时间后，VCO 的输出稳定于某一值。

环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的输入信号（参考信号）相位时刻保持一致。

三、代码及测试3.1程序及分析（2分）顶层原理图如上所示，主要包括三个模块，锁相环（输出57.69MHz ）、分频（输出接受时的10倍采样速率和数码管显示速率）、接受（按57.6kbps 接受从串口发来的数据）。

分频模块代码： LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DIV ISPORT(CLK : IN STD_LOGIC; --锁相环输出时钟57.69MCOUT1 : OUT STD_LOGIC;--分频器输出采样时钟576kCOUT2 : OUT STD_LOGIC);--分频器产产生扫描时钟100hzEND DIV;ARCHITECTURE BEHAV OF DIV ISBEGINPROCESS(CLK)V ARIABLE COUT1_NUM : STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0):=(OTHERS => '0'); --输出时钟1 计数器V ARIABLE COUT2_NUM : STD_LOGIC_VECTOR(18 DOWNTO 0):=(OTHERS => '0'); --输出时钟2 计数?V ARIABLE COUT1_1 : STD_LOGIC;V ARIABLE COUT2_2 : STD_LOGIC;BEGINIF RISING_EDGE(CLK) THENIF COUT1_NUM >= 49 THENCOUT1_1 := NOT COUT1_1;COUT1_NUM := (OTHERS => '0');ELSECOUT1_NUM := COUT1_NUM + 1;END IF;IF COUT2_NUM >= 288450 THENCOUT2_2 := NOT COUT2_2;COUT2_NUM := (OTHERS => '0');ELSECOUT2_NUM := COUT2_NUM + 1;END IF;COUT1 <= COUT1_1;COUT2 <= COUT2_2;END IF;END PROCESS;END BEHAV;接受模块代码：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY COM_REC ISPORT(CLK_10 : IN STD_LOGIC;--输入时钟，按10倍采样，是rs232串口速率的10倍CLK_DIS : IN STD_LOGIC;-- DISPLAY CLKINNUM : IN STD_LOGIC;--输入的值LED_EN : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);LED : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END;ARCHITECTURE BEHAV OF COM_REC ISTYPE STATE IS (SPARE, READY, REC, STOP);--定义接受4状态SIGNAL TR_INNUM : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --接收到8位数SIGNAL LED_L : STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);--控制两位数码管显示SIGNAL LED_H : STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK_10)V ARIABLE TR_INNUM_NUM : INTEGER RANGE 0 TO 15 := 0; --对接受到得每一位数计数V ARIABLE TRUE : STD_LOGIC := '0';V ARIABLE CURRENT_STATE : STATE := SPARE;--当前状态V ARIABLE SAM_NUM_0 : INTEGER RANGE 0 TO 15 := 0;--对采样次数计数V ARIABLE SAM_NUM_1 : INTEGER RANGE 0 TO 15 := 0;BEGINIF CLK_10'EVENT AND CLK_10 = '1' THENIF CURRENT_STATE = SPARE THENIF INNUM = '0' THENSAM_NUM_0 := SAM_NUM_0 + 1;--第一次采样到零点，即改变状态CURRENT_STATE := READY;ELSECURRENT_STATE := SPARE;END IF;ELSIF CURRENT_STA TE = READY THENIF INNUM = '0' THENSAM_NUM_0 := SAM_NUM_0 + 1;ELSESAM_NUM_1 := SAM_NUM_1 + 1;END IF;IF (SAM_NUM_0 + SAM_NUM_1) >= 10 THEN--判断是否真开端IF SAM_NUM_0 >= 6 THENCURRENT_STATE := REC;SAM_NUM_0 := 0;SAM_NUM_1 := 0;ELSECURRENT_STATE := SPARE;END IF;ELSECURRENT_STATE := READY;END IF;ELSIF CURRENT_STA TE = REC THENIF INNUM = '0' THENSAM_NUM_0 := SAM_NUM_0 + 1;ELSESAM_NUM_1 := SAM_NUM_1 + 1;END IF;IF (SAM_NUM_0 + SAM_NUM_1) >= 10 THEN --接受数据判断IF SAM_NUM_0 >= 6 THENTR_INNUM(TR_INNUM_NUM) <= '0';ELSETR_INNUM(TR_INNUM_NUM) <= '1';END IF;SAM_NUM_0 := 0;SAM_NUM_1 := 0;TR_INNUM_NUM := TR_INNUM_NUM + 1;IF TR_INNUM_NUM >= 8 THENCURRENT_STATE := STOP;TR_INNUM_NUM := 0;ELSECURRENT_STATE := REC;END IF;ELSECURRENT_STATE := REC;END IF;ELSIF CURRENT_STA TE = STOP THENIF INNUM = '1' THENSAM_NUM_1 := SAM_NUM_1 + 1;ELSESAM_NUM_0 := SAM_NUM_0 + 1;END IF;IF (SAM_NUM_0 + SAM_NUM_1) >= 10 THEN IF SAM_NUM_1 >= 6 THENTRUE := '1';CURRENT_STATE := SPARE;END IF;SAM_NUM_0 := 0;SAM_NUM_1 := 0;ELSECURRENT_STATE := STOP;END IF;ELSECURRENT_STATE := SPARE;END IF;END PROCESS;LED_H <="0111111" when TR_INNUM(7 downto 4) = 0 else "0000110" when TR_INNUM(7 downto 4) = 1 else"1011011" when TR_INNUM(7 downto 4) = 2 else"1001111" when TR_INNUM(7 downto 4) = 3 else"1100110" when TR_INNUM(7 downto 4) = 4 else"1101101" when TR_INNUM(7 downto 4) = 5 else"1111101" when TR_INNUM(7 downto 4) = 6 else"0000111" when TR_INNUM(7 downto 4) = 7 else"1111111" when TR_INNUM(7 downto 4) = 8 else"1101111" when TR_INNUM(7 downto 4) = 9 else"1110111" when TR_INNUM(7 downto 4) = 10 else"1111100" when TR_INNUM(7 downto 4) = 11 else"0111001" when TR_INNUM(7 downto 4) = 12 else"1011110" when TR_INNUM(7 downto 4) = 13 else"1111001" when TR_INNUM(7 downto 4) = 14 else"1110001";LED_L <="0111111" when TR_INNUM(3 downto 0) = 0 else "0000110" when TR_INNUM(3 downto 0) = 1 else"1011011" when TR_INNUM(3 downto 0) = 2 else"1001111" when TR_INNUM(3 downto 0) = 3 else"1100110" when TR_INNUM(3 downto 0) = 4 else"1101101" when TR_INNUM(3 downto 0) = 5 else"1111101" when TR_INNUM(3 downto 0) = 6 else"0000111" when TR_INNUM(3 downto 0) = 7 else"1111111" when TR_INNUM(3 downto 0) = 8 else"1101111" when TR_INNUM(3 downto 0) = 9 else"1110111" when TR_INNUM(3 downto 0) = 10 else"1111100" when TR_INNUM(3 downto 0) = 11 else"0111001" when TR_INNUM(3 downto 0) = 12 else"1011110" when TR_INNUM(3 downto 0) = 13 else"1111001" when TR_INNUM(3 downto 0) = 14 else"1110001";PROCESS(CLK_DIS)V ARIABLE A : STD_LOGIC;BEGINIF RISING_EDGE(CLK_DIS) THENIF A = '0' THENLED <= LED_L;LED_EN <= "0001";A := '1';ELSELED <= LED_H;LED_EN <= "0010";A := '0';END IF;END IF;END PROCESS;END BEHAV;3.2 SignalTap II波形测试结果（1分）此实验要求发送16进制的21H，实际发送的是十进制的33，而数码管却显示21，高四位（0010）、低四位（0001）。