通用异步收发器

FPGA串行通用异步收发器设计实验目的：1、掌握QuartusII6.0等EDA工具软件的基本使用；2、熟悉VHDL硬件描述语言编程及其调试方法；3、学习用FPGA实现接口电路设计。

实验内容：本实验目标是利用FPGA逻辑资源，编程设计实现一个串行通用异步收发器。

实验环境为EDA实验箱。

电路设计采用VHDL硬件描述语言编程实现，开发软件为QuartusII6.0。

1、UART简介UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter通用异步收发器）是一种应用广泛的短距离串行传输接口。

常常用于短距离、低速、低成本的通讯中。

8250、8251、NS16450等芯片都是常见的UART器件。

基本的UART通信只需要两条信号线（RXD、TXD）就可以完成数据的相互通信，接收与发送是全双工形式。

TXD是UART发送端，为输出；RXD是UART接收端，为输入。

UART的基本特点是：（1）在信号线上共有两种状态，可分别用逻辑1（高电平）和逻辑0（低电平）来区分。

在发送器空闲时，数据线应该保持在逻辑高电平状态。

（2）起始位（Start Bit）：发送器是通过发送起始位而开始一个字符传送，起始位使数据线处于逻辑0状态，提示接受器数据传输即将开始。

（3）数据位（Data Bits）：起始位之后就是传送数据位。

数据位一般为8位一个字节的数据（也有6位、7位的情况），低位（LSB）在前，高位（MSB）在后。

（4）校验位（parity Bit）：可以认为是一个特殊的数据位。

校验位一般用来判断接收的数据位有无错误，一般是奇偶校验。

在使用中，该位常常取消。

（5）停止位：停止位在最后，用以标志一个字符传送的结束，它对应于逻辑1状态。

（6）位时间：即每个位的时间宽度。

起始位、数据位、校验位的位宽度是一致的，停止位有0.5位、1位、1.5位格式，一般为1位。

（7）帧：从起始位开始到停止位结束的时间间隔称之为一帧。

uart串口工作原理UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种通用异步收发器，它是串行通信中常用的一种方式。

UART串口的工作原理是通过发送和接收数据帧来实现数据的传输。

UART串口通信的基本原理是将要发送的数据按照一定的格式进行编码，然后通过串口发送出去；接收端接收到数据后，按照相同的格式进行解码，得到原始数据。

UART串口通信的数据帧一般包括起始位、数据位、校验位和停止位。

具体地，UART串口的工作过程如下：1. 起始位：当发送端要发送数据时，首先发送一个低电平的起始位来表示数据帧的开始。

起始位的作用是告诉接收端数据的传输即将开始。

2. 数据位：起始位之后就是要发送的数据位。

数据位的数量可以是5、6、7或8个，表示数据位的位数。

一般情况下，数据位的位数是8，即一个字节。

3. 校验位：数据位之后可以有一个校验位。

校验位的作用是用来检测数据传输过程中的错误。

常见的校验方式有奇偶校验和校验和两种。

奇偶校验是指校验位的值使得数据位的位数为奇数或偶数；校验和是指校验位的值使得数据位和校验位的和为一个固定值。

4. 停止位：校验位之后是一个或多个停止位。

停止位的作用是告诉接收端数据帧的结束。

通常情况下，停止位是一个高电平的信号。

在UART串口通信中，发送端和接收端的波特率必须一致。

波特率是指数据传输的速率，也就是每秒钟传输的比特数。

常见的波特率有9600、19200、38400等。

UART串口通信的优点是简单、易用，而且适用于各种不同的应用场景。

它在嵌入式系统、通信设备、传感器等领域中得到广泛应用。

总结一下，UART串口是一种通用异步收发器，通过发送和接收数据帧来实现数据的传输。

它的工作原理是将要发送的数据按照一定的格式进行编码，然后通过串口发送出去；接收端接收到数据后，按照相同的格式进行解码，得到原始数据。

UART串口通信的数据帧一般包括起始位、数据位、校验位和停止位。

spi转uart芯片SPI转UART芯片，也称为SPI-UART转换芯片，是一种集成电路芯片，用于将串行外设接口（SPI）与通用异步收发器（UART）进行转换。

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种串行外设接口协议，常用于将微控制器与外部设备（如传感器、存储器、显示屏等）进行通信。

而UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种通用异步收发器，用于串行数据的传输。

SPI转UART芯片的主要功能是在SPI总线和UART总线之间进行数据的转换和传输。

它可以实现SPI总线上的数据收发与UART总线上的数据收发之间的转换。

通过该芯片，可以将使用SPI接口的设备与使用UART接口的设备进行连接和通信。

SPI转UART芯片通常具有多个SPI接口和一个或多个UART接口，可以同时连接多个SPI设备和多个UART设备。

SPI转UART芯片的工作原理如下：当SPI总线上的主设备准备发送数据时，SPI转UART芯片将其转换为UART格式的数据，并通过UART接口发送给从设备；当UART总线上的从设备准备发送数据时，SPI转UART芯片将其转换为SPI格式的数据，并通过SPI接口发送给主设备。

SPI转UART芯片在转换数据的同时，还可以实现数据的缓存、校验和错误检测等功能。

SPI转UART芯片的应用领域非常广泛。

它可以用于各种SPI设备与UART设备之间的连接，例如将SPI传感器与UART主机进行通信、将SPI存储器与UART控制器进行数据传输等。

SPI转UART芯片还可以用于嵌入式系统、工业控制、通信设备、网络设备等领域，实现SPI总线和UART总线之间的互联互通。

SPI转UART芯片的选型和设计需要考虑多个因素。

首先，需要根据实际应用场景确定所需的SPI通信速率、UART通信速率以及数据位数、校验位等参数。

其次，需要考虑芯片的功耗、封装、温度范围等特性，以满足实际需求。

uart扩展芯片UART（通用异步收发器）是一种常见的串口通信协议，用于在计算机和外部设备之间进行数据传输。

UART扩展芯片是一种用于扩展UART功能的集成电路。

在本文中，我将详细介绍UART扩展芯片及其应用。

UART扩展芯片是专门设计用于连接到MCU（微控制器单元）或其他处理器的外围设备的芯片。

它是通过串行通信接口连接到主处理器，并提供额外的UART通信通道。

一般来说，MCUs和处理器通常只具有一个或少数几个UART通信通道，而UART扩展芯片可以提供更多的串口通道，从而增加设备的连接性。

UART扩展芯片的主要功能是提供额外的串行通信通道。

这意味着可以同时与多个外部设备进行通信，而无需更换或重新配置硬件。

它还具有通信速度控制功能，可以根据特定需求调整波特率，以便与不同速度的设备进行通信。

除了提供额外的串行通信通道外，UART扩展芯片还具有其他功能。

例如，一些扩展芯片可以提供自动流控制功能，可以向外部设备发送信号以指示其暂停或继续传输数据，从而避免数据溢出或丢失。

另外，一些扩展芯片还包含错误检测和纠正功能，可以检测并纠正传输中的错误，提高通信的可靠性。

UART扩展芯片有许多应用。

它们常用于工业自动化领域，用于连接各种外围设备，如传感器、执行器和控制器。

通过使用多个串行通信通道，可以同时监测和控制多个设备，提高系统的响应速度和效率。

此外，UART扩展芯片还广泛应用于通信设备中，如调制解调器、无线模块和网络设备。

这些设备需要与计算机或其他设备进行串行通信，因此UART扩展芯片可以提供额外的通信通道，以满足多设备连接的需求。

值得注意的是，UART扩展芯片通常需要与主处理器进行连接，并进行相应的软件编程。

主处理器需要对扩展的串行通信通道进行初始化和配置，并通过读取和写入相应的寄存器来控制数据的传输和接收。

因此，在使用UART扩展芯片之前，开发人员需要对UART通信协议和相关的编程技术有一定的了解。

总结起来，UART扩展芯片是一种用于扩展UART功能的集成电路，可以提供额外的串行通信通道，并具有其他功能，如流控制和错误检测。

UART 基础知识UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)通用异步收发器UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。

有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。

作为接口的一部分，UART还提供以下功能：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。

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。

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。

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。

处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。

可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。

有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。

现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。

1.UART协议的工作特点1.1数据采样UART协议是实现设备之间低速数据通信的标准协议。

因发送时不需同时发送时钟，故此协议为异步。

UART链接典型为38400，9600波特。

如下图1，UART 字符格式为1个起始位，5~8个数据位，1个地址位或奇偶位(可选)，1个停止位。

由于接收器、发送器异步工作，无需联接接收和发送时钟。

接收器采取对输入数据流高度采样方式，通常采样为16，并根据采样值确定位值。

按惯例，使用16个采样值的中间三个值。

1.2 UART帧区分UART一参数MAX-IDL，用来设置空闲字符的多少。

一旦一字符在线上被接收，UART控制器开始计数接收到的空闲字符。

若下一数据字符接收前，一MAX-IDL多个空闲字符被接收，则产生空闲时间，缓冲区被关闭。

VK3366多总线接口四通道通用异步收发器无铅封装1.产品概述VK3366是业界首款具备 IIC/UART/SPI TM/8位并行总线接口的4通道UART器件。

可以通过模式选择使得该芯片工作于以上任何一种主接口模式下：当主接口为UART时，VK3366将一个标准3线异步串口（UART）扩展成为4个增强功能串口（UART）。

主接口UART在数据传输时可以选择需要转义字符和不需要转义字符两种模式。

此外，主接口的UART 可以通过引脚配置为红外通信模式。

当主接口为SPI接口时，VK3366实现SPI桥接/扩展4个增强功能串口（UART）的功能。

当主接口为IIC接口时，VK3366实现IIC桥接/扩展4个增强功能串口（UART）的功能。

当主接口为8位并口时，VK3366实现一个8位并行数据总线与4个通道UART串行总线数据通信相互转换的功能。

扩展的子通道的UART具备如下功能特点：每个子通道UART的波特率、字长、校验格式可以独立设置，最高可以提供1Mbps的通信速率。

每个子通道可以独立设置工作在IrDA红外通信、RS-485自动收发控制、9位网络地址自动识别、软件/硬件自动流量控制、广播接收等高级工作模式下。

每个子通道具备收/发独立的16 BYTE FIFO，FIFO的中断为4级可编程条件触发点。

提供一个子通道的调制解调器（MODEM）控制信号。

VK3366采用QFP44绿色环保的无铅封装，可以工作在2.5～5.5V的宽工作电压范围，具备可配置自动休眠/唤醒功能。

[注]：SPI TM为MOTOLORA公司的注册商标。

2.基本特性2.1 总体特性宽工作电压设计，工作电压为 2.5V～5.5V精简的配置寄存器和控制字，操作简单可靠高速CMOS工艺采用符合绿色环保政策的QFP44无铅封装2.2 扩展子通道UART特性每个子串口具备独立的16级9Bits发送FIFO，发送FIFO具备4级可编程触发点每个子串口具备独立的16级接收FIFO，接收FIFO具备4级可编程触发点软件FIFO使能和清空FIFO状态和计数器输出流量控制：支持RTS、CTS的硬件自动流量控制RS-485功能：RTS控制的自动RS-485收发控制RS-485网络地址自动识别功能每个子串口可以软件设置为是否接收数据广播主接口为标准的三线UART串口(RX,TX,GND),无需其它地址信号、控制信号线可编程波特率设置，最高速度可以达到1M bit/sUART主接口可以通过引脚设置为红外模式UART主接口可以通过引脚选择是否采用转义字符模式2.4 SPI主接口特性仅支持SPI从模式标准8位MCU总线接口命令和数据共用8位地址总线，通过A0(数据/控制)信号进行切换兼容IIC总线接口仅支持IIC从模式3.应用领域工业/自动化现场RS-485控制远传自动抄表（AMR）系统G N DS C IS C OL K S E LL K I NC CT S 3X 3X 3T S 3T S 1(C1,C0) 1101 SSR R 子串口状态寄存器(C1,C0) 1110 SFSR RW 子串口FIFO状态寄存器(C1,C0) 1111 SFDR RW 子串口FIFO数据寄存器C1,C0：子通道号，00~11分别对应子串口1到子串口4。

usart和uart区别USART和UART是用于串行通信的两种常见协议，它们在电子通信领域中使用非常广泛。

尽管USART和UART经常被混淆使用，但实际上它们在某些方面有一些明显的区别。

在本篇文章中，我们将详细介绍USART和UART的区别以及它们各自的特点。

首先，让我们来了解一下UART。

UART是英文Universal Asynchronous Receiver Transmitter的缩写，意为通用异步收发器。

它是用于串行通信的一种基本协议。

UART使用引脚信号来发送和接收数据，它以异步的方式工作，这意味着没有时钟信号同步数据传输。

UART通常用于简单的短距离通信，例如在微控制器和外部设备之间进行通信。

相比之下，USART是英文Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter的缩写，意为通用同步异步收发器。

USART是一种更复杂和高级的串行通信协议，它既支持同步传输也支持异步传输。

同步传输使用外部时钟信号来同步数据传输，这种方式可以提供更高的数据传输速率和更可靠的传输。

异步传输相比之下是以UART类似的方式工作，没有时钟信号同步。

USART通常应用于需要高速和可靠数据传输的场景，例如计算机和外设之间的通信。

在使用上，UART和USART之间还有一个明显的区别。

UART只能进行一对一的通信，即一对发送和接收引脚只能连接一个设备。

而USART具有多种通信模式，包括单主机通信、多主机通信和多机通信。

这使得USART在复杂的通信网络中非常有用，支持多个设备同时进行通信。

另一个区别在于USART通常具有较大的FIFO缓冲区，这可以提高数据传输的效率和可靠性。

UART只能使用一个字节的缓冲区来缓存数据，因此在高速传输时容易出现数据丢失或错误。

而USART的FIFO缓冲区可以缓存多个字节的数据，有效地解决了这个问题。

此外，由于USART支持同步传输，因此它可以使用不同的通信协议，如SPI（串行外设接口）和I2C（串行双线制接口）等。

uart协议UART（通用异步收发器）是一种常用的串行通信协议，以异步方式在计算机等设备之间传输数据。

它通过两个信号线，即发送（Tx）和接收（Rx）线进行通信，其中Tx线用于发送数据，Rx线用于接收数据。

UART协议具有以下特点：1. 异步传输：UART协议不需要时钟信号来同步发送和接收数据，每个数据字节之间可以有不同长度的间隔时间。

这使得UART协议灵活且易于实现。

2. 传输速率可变：UART协议支持不同的波特率（Baud Rate），波特率表示每秒传输的比特数量。

常见的波特率有9600、115200等。

波特率的选择根据具体需求，通常需要在发送和接收端设备之间进行协商。

3. 数据位、校验位和停止位：UART协议规定了数据格式，一般有5、6、7或8个数据位，可设置奇偶校验位以及1或2个停止位。

数据位用于表示每个字节的位数，奇偶校验位用于检测传输中是否出现错误，停止位用于判断数据传输的结束。

UART协议的工作原理如下：1. 发送方将数据按照指定的数据格式进行编码，并通过Tx线发送出去。

发送方通过波特率发生器控制发送速率。

2. 接收方通过Rx线接收发送方发送的数据。

接收方通过波特率发生器控制接收速率，并通过位解码器将接收到的数据解码成可用的字节。

3. 接收方可以进行错误检测，例如检查奇偶校验位是否正确等。

如果数据有错误，则可以要求发送方重新发送数据。

4. 一次完整的数据传输包括：起始位（始终为逻辑0）、数据位、校验位和停止位。

起始位用于同步发送和接收方，数据位和校验位用于传输实际的数据，停止位用于标识数据传输的结束。

UART协议的应用非常广泛，特别是在嵌入式系统中。

它可以用于连接计算机与外设，如串口打印机、调试器等；也可以用于设备之间的通信，如传感器与控制器之间的数据传输。

总之，UART协议是一种简单、灵活且易于实现的串行通信协议。

它通过异步传输和波特率控制实现数据的可靠传输。

在嵌入式系统中，UART协议被广泛应用于设备之间的数据传输，发挥着重要的作用。

SPI：高速同步串行口。

3～4线接口，收发独立、可同步进行UART：通用异步串行口。

按照标准波特率完成双向通讯，速度慢I2C:一种串行传输方式,三线制,网上可找到其通信协议和用法的3根线实现数据双向传输串行外围接口 Serial peripheral interfaceUART:通用异步收发器UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。

有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。

作为接口的一部分，UART还提供以下功能：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。

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。

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。

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。

处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。

可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。

有一些比较高档的UART还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART 是16550，它可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。

现在如果您购买一个内置的调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。

I2C:能用于替代标准的并行总线，能连接的各种集成电路和功能模块。

I2C是多主控总线，所以任何一个设备都能像主控器一样工作，并控制总线。

总线上每一个设备都有一个独一无二的地址，根据设备它们自己的能力，它们可以作为发射器或接收器工作。

多路微控制器能在同一个I2C总线上共存。

更详细的区别：第一个区别当然是名字：SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口);I2C(INTER IC BUS：意为IC之间总线)UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter：通用异步收发器)第二，区别在电气信号线上：SPI总线由三条信号线组成：串行时钟(SCLK)、串行数据输出(SDO)、串行数据输入(SDI)。