uart驱动电路设计

异步通讯系统（UART）设计研究报告姓名：黄修柱学号：111201专业：控制工程摘要通用异步接收发送器（UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）主要用于控制设备之间的串行通信。

广泛用于调制解调器Modem、条形码阅读器，测试设备、计算机PC、微处理器芯片以及小型通信网络之间的通信。

在SOC设计中，异步串行通信已成为不可缺少的一部分，它的性能优劣直接影响了相应电子系统的性能和指标。

本论文在设计的具体实现上对UART的各个模块进行了设计, 包括：发送器、接收器、波特率发生器以及同步先进先出缓存(FIFO:First In First Out)、Modem控制模块。

在设计中，考虑到速度、面积和稳定性等因素，对各个模块进行了的具体划分。

关键字：通用异步接收发送器模块划分UART是一个并行输入变为串行输出的芯片.在微机所连接的的设备中，既有并行设备，也有串行设备，因此，接口也相应的分为并行接口和串行接口。

而CPU只能接受和发送并行数据，那么对于只能接受和发送串行数据的外设通信，就需要在CPU和外部设备之间有一个将CPU发送的并行数据转化为串行数据以发送给外部设备和将接收到外部设备发送来的串行数据转换为并行数据送给CPU的接口，这种接口主要起到并行和串行间的格式转换功能，也就是串行接口。

本论文所进行研究设计的通用异步通讯接收发送器UART就是一种常用的串行接口。

一．UART通信理论基础串行通信是指外部设备和计算机间使用一根数据线进行数据传输的方式。

数据在一根数据线上一位一位传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。

与并行通信方式相比，串行通信方式的传输速度较慢，但这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，因此得到了广泛的应用。

1.1 串行异步通讯数据格式基本的UART只需要发送和接收两条数据线就可以完成数据的全部通信，其基本功能是在发送端将控制器通过总线传过来的并行数据，以设定的格式，设定的频率串行地传输出去，并同时在接收端将串行接收到的数据，转换成相应的并行数据发送出去。

基于FPGA的UART电路设计与仿真基于FPGA的UART电路设计与仿真Design and Simulation of UART Circuit Based on FPGA(蚌埠中国⼈民解放军汽车管理学院) 杨⼤柱Yang, Dazhu摘要：⽂章介绍了⼀种采基于FPGA 实现UART电路的⽅法，并对系统结构进⾏了模块化分解以适应⾃顶向下的设计⽅法。

采⽤有限状态机对接收器模块和发送器模块进⾏了设计，所有功能的实现全部采⽤VHDL进⾏描述，并在Modelsim环境下进⾏了仿真，结果表明了该设计的正确性和可靠性。

关键词：UART；FPGA；RS-232；有限状态机中图分类号：TP332 ⽂献标识码：AAbstract：This paper introduces a method to design UART circuit based on FPGA. and the system structure is divided into modularization to fit the design method of Top-Down．The receiver and transfer are designed by FSM (Finite State Machine)．All functions are described by VHDL．We stimulate the functions under Modelsim environment，the result proves the validity and reliability of the design.Keywords：UART；FPGA；RS-232；FSMUART(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。

专⽤的UART集成电路如8250，8251，NS16450等已经相当复杂，有些含有许多辅助的模块(如FIF0)，在实际应⽤中，往往只需要⽤到UART的⼏个基本功能，使⽤专⽤芯⽚会造成资源浪费和成本提⾼，我们可以将所需要的UART功能集成到FPGA内部，从⽽简化了整个系统电路，提⾼了可靠性、稳定性和灵活性。

C8051F系列微控制器UART电路设计孙静【摘要】介绍C8051F系列UART的功能结构和传输数据帧的格式,通过其操作模式和两种典型的通信方式,详细分析UART内部特殊功能寄存器的功能和使用方法,阐述发送部分和接收部分电路设计过程,通过特定程序对内部特殊功能寄存器的标志位,发送、接收端口时序以及多机通信过程进行仿真,并给出仿真波形图.%The function of UART and the Data For mat in C8051F MCU family are presented . The operation and the two typical communications are analyzed. The function and use of SFRs are analyzed detailedly. The design process of Transmit and Receive circuit are provided. The state of SFRs is simulated. The timing of TX0 and RX0 are simulated. Multiprocessor communications process is simulated.Simulation waveforms are provided.【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】5页(P11-15)【关键词】C8051F系列;异步串行接口;特殊功能寄存器;多机通信;仿真波形;仿真程序【作者】孙静【作者单位】中国电子科技集团公司第四十七研究所,沈阳110032【正文语种】中文【中图分类】TN4UART由于操作简单，信号线少，抗干扰强，传输距离较远等优点被广泛地应用在工业、通信和家电控制等嵌入式领域。

目前人们对UART的认识仅仅是各种手册的文字描述，通过在线调试和示波器监测等手段亦不能显示传输过程中每个时刻内部寄存器的变化情况。

课程设计任务书学生姓名：朱信鹏专业班级：电信1006指导教师：李景松工作单位：信息工程学院题目: PROTEL应用——4端口UART及扫描驱动电路设计初始条件：4端口UART及扫描驱动电路参考图一份，Protel99 SE 电路图辅助设计与绘制软件。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、用PROTEL软件绘制电路的原理图，并给出相应的原理图网络表和原理图元件表。

2、建4个元件的原理图元件库以及相应的封装元件库。

3、用自动和手动相结合的方法设计出印制版电路图，除了给出完整的印制电路板图，还应给出分层图（顶层、底层、丝印层等）。

4、完成课程设计报告。

课程设计报告按章节书写，三项任务形成课程设计的三章内容，前面可以加PROTEL介绍，最后一章为总结。

PROTEL生成的图表须打印出来，以附件的形式放在报告的后面。

时间安排：整个设计分散到学期中进行，期末上交报告，答辩。

参考书目：[1] 柳春峰.Protel 99 SE实用教程.高等教育出版社[2] 顾滨.Protel 99 SE实用教程第二版.人民邮电出版社[3] 江思敏等.Protel电路设计教程.清华大学出版社指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1 Protel99se 概述 (1)1．1 Protel 99 SE的系统组成 (1)1.1.1 电路工程设计部分 (1)1.1.2 电路仿真与PLD部分 (2)1.2 Protel 99 SE的功能特性 (2)1.2.1 开放式集成化的设计管理体系 (2)1.2.2 超强功能的、修改与编辑功能 (2)1.2.3 强大的设计自动化功能 (2)2 电路原理图绘制 (3)2.1 原理图的设计思想 (3)2.2 原理图设计的步骤 (3)2.3 绘制原理图前的准备 (3)2.3.1 启动Protel 99 SE (3)2.3.2 创建原理图设计文件 (4)2.3.3 启动原理图编辑器 (5)2.3.4 设置原理图图纸 (6)2.3.5 装入元件库 (6)2.4 放置元件 (7)2.4.1 利用浏览器放置元件 (7)2.4.2 元件的删除 (7)2.4.3 元件的调整 (8)2.4.4 改变元件属性 (8)2.5 绘制原理图 (9)2.5.1 画导线 (9)2.5.2 利用网络标号实现电气连接 (9)2.5.3 放置电路节点 (9)2.5.4 放置电源及接地符号 (9)2.5.5 画总线 (9)2.5.6 绘制总线分支线 (10)2.5.7 放置输入/输出端口 (10)2.5.8 调整线路 (10)2.5.9 元件清单输出 (10)2.5.10报表输出 (10)3 原理图元件库以及封装元件库的建立 (11)3.1 原理图元件库的建立 (11)3.1.1 启动元件库编辑器 (11)3.1.2 元件库管理器的使用 (12)3.1.3 绘制元件工具 (13)3.1.4 新元件库的建立 (14)3.2 封装库的建立 (15)3.2.1元件封装库编辑器 (15)3.2.2 手工创建新的元件封装 (16)3.2.3 使用向导创建元件封装 (18)4 印制版电路设计 (22)4.1 印制电路板基础 (22)4.1.1 PCB环境设置 (22)4.1.2 规划电路板 (22)4.1.3 调入网络表文件和修改零件封装 (22)4.1.4 布置零件封装的位置，也称零件布局 (22)4.1.5 布线规则设置 (23)4.1.6 自动布线和手工调整 (23)4.1.7 最后再做一次DRC检测 (23)4.2 端口UART及扫描驱动PCB设计 (23)4.2.1 设计原则 (23)4.2.2 设计方法 (23)4.2.3 相关数据 (24)4.2.4 作品特点 (24)5 Protel使用设计总结 (25)参考文献 (26)附件一：SCH原理图 (27)附件二：元件清单 (28)附件三：网络表 (29)附件四：PCB分层图 (32)附件五：自制元件封装的元件图及封装图 (35)PROTEL应用实践——4端口UART及扫描驱动电路设计1 Protel99se 概述Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。

一个好用的串口UART程序==========================================================================//-----------------------------------------------------// Design Name : uart// File Name : uart.v// Function : Simple UART// Coder : Deepak Kumar Tala//-----------------------------------------------------module uart (reset ,txclk ,ld_tx_data ,//tx_data ,tx_enable ,//tx_out ,tx_empty ,rxclk ,uld_rx_data ,rx_data ,rx_enable ,rx_in ,rx_empty);// Port declarationsinput reset ;input txclk ;input ld_tx_data ;input [7:0] tx_data ;input tx_enable ;output tx_out ;output tx_empty ;input rxclk ;input uld_rx_data ;output [7:0] rx_data ;input rx_enable ;input rx_in ;output rx_empty ;// Internal Variablesreg [7:0] tx_reg ;reg tx_empty ;reg tx_over_run ;reg [3:0] tx_cnt ;reg tx_out ;reg [7:0] rx_reg ;reg [7:0] rx_data ;reg [3:0] rx_sample_cnt ;reg [3:0] rx_cnt ;reg rx_frame_err ;reg rx_over_run ;reg rx_empty ;reg rx_d1 ;reg rx_d2 ;reg rx_busy ;// UART RX Logicalways @ (posedge rxclk or posedge reset) if (reset) beginrx_reg <= 0;rx_data <= 0;rx_sample_cnt <= 0;rx_cnt <= 0;rx_frame_err <= 0;rx_over_run <= 0;rx_empty <= 1;rx_d1 <= 1;rx_d2 <= 1;rx_busy <= 0;end else begin// Synchronize the asynch signalrx_d1 <= rx_in;rx_d2 <= rx_d1;// Uload the rx dataif (uld_rx_data) beginrx_data <= rx_reg;rx_empty <= 1;end// Receive data only when rx is enabledif (rx_enable) begin// Check if just received start of frameif (!rx_busy && !rx_d2) beginrx_busy <= 1;rx_sample_cnt <= 1;rx_cnt <= 0;end// Start of frame detected, Proceed with rest of data if (rx_busy) beginrx_sample_cnt <= rx_sample_cnt + 1;// Logic to sample at middle of dataif (rx_sample_cnt == 7) beginif ((rx_d2 == 1) && (rx_cnt == 0)) beginrx_busy <= 0;end else beginrx_cnt <= rx_cnt + 1;// Start storing the rx dataif (rx_cnt > 0 && rx_cnt < 9) beginrx_reg[rx_cnt - 1] <= rx_d2;endif (rx_cnt == 9) beginrx_busy <= 0;// Check if End of frame received correctly if (rx_d2 == 0) beginrx_frame_err <= 1;end else beginrx_empty <= 0;rx_frame_err <= 0;// Check if last rx data was not unloaded, rx_over_run <= (rx_empty) ? 0 : 1;endendendendendendif (!rx_enable) beginrx_busy <= 0;endend// UART TX Logicalways @ (posedge txclk or posedge reset) if (reset) begintx_reg <= 0;tx_empty <= 1;tx_over_run <= 0;tx_out <= 1;tx_cnt <= 0;end else beginif (ld_tx_data) beginif (!tx_empty) begintx_over_run <= 0;end else begintx_reg <= tx_data;tx_empty <= 0;endendif (tx_enable && !tx_empty) begintx_cnt <= tx_cnt + 1;if (tx_cnt == 0) begintx_out <= 0;endif (tx_cnt > 0 && tx_cnt < 9) begin tx_out <= tx_reg[tx_cnt -1];endif (tx_cnt == 9) begintx_out <= 1;tx_cnt <= 0;tx_empty <= 1;endendif (!tx_enable) begintx_cnt <= 0;endendEndmodule一个好用的串口UART程序转帖学习资料2009-08-05 09:33:10 阅读262 评论0 字号：大中小========================================================================== //-----------------------------------------------------// Design Name : uart// File Name : uart.v// Function : Simple UART// Coder : Deepak Kumar Tala//-----------------------------------------------------module uart (reset ,txclk ,ld_tx_data ,tx_data ,tx_enable ,tx_out ,tx_empty ,rxclk ,uld_rx_data ,rx_data ,rx_enable ,rx_in ,rx_empty);// Port declarationsinput reset ; input txclk ; input ld_tx_data ; input [7:0] tx_data ; input tx_enable ; output tx_out ; output tx_empty ; input rxclk ; input uld_rx_data ; output [7:0] rx_data ; input rx_enable ; input rx_in ; output rx_empty ; // Internal Variablesreg [7:0] tx_reg ; reg tx_empty ; reg tx_over_run ;reg [3:0] tx_cnt ;reg tx_out ;reg [7:0] rx_reg ;reg [7:0] rx_data ;reg [3:0] rx_sample_cnt ;reg [3:0] rx_cnt ;reg rx_frame_err ;reg rx_over_run ;reg rx_empty ;reg rx_d1 ;reg rx_d2 ;reg rx_busy ;// UART RX Logicalways @ (posedge rxclk or posedge reset) if (reset) beginrx_reg <= 0;rx_data <= 0;rx_sample_cnt <= 0;rx_cnt <= 0;rx_frame_err <= 0;rx_over_run <= 0;rx_empty <= 1;rx_d1 <= 1;rx_d2 <= 1;rx_busy <= 0;end else begin// Synchronize the asynch signalrx_d1 <= rx_in;rx_d2 <= rx_d1;// Uload the rx dataif (uld_rx_data) beginrx_data <= rx_reg;rx_empty <= 1;end// Receive data only when rx is enabledif (rx_enable) begin// Check if just received start of frameif (!rx_busy && !rx_d2) beginrx_busy <= 1;rx_sample_cnt <= 1;rx_cnt <= 0;end// Start of frame detected, Proceed with rest of data if (rx_busy) beginrx_sample_cnt <= rx_sample_cnt + 1;// Logic to sample at middle of dataif (rx_sample_cnt == 7) beginif ((rx_d2 == 1) && (rx_cnt == 0)) beginrx_busy <= 0;end else beginrx_cnt <= rx_cnt + 1;// Start storing the rx dataif (rx_cnt > 0 && rx_cnt < 9) beginrx_reg[rx_cnt - 1] <= rx_d2;endif (rx_cnt == 9) beginrx_busy <= 0;// Check if End of frame received correctlyif (rx_d2 == 0) beginrx_frame_err <= 1;end else beginrx_empty <= 0;rx_frame_err <= 0;// Check if last rx data was not unloaded,rx_over_run <= (rx_empty) ? 0 : 1;endendendendendendif (!rx_enable) beginrx_busy <= 0;endend// UART TX Logicalways @ (posedge txclk or posedge reset) if (reset) begintx_reg <= 0;tx_empty <= 1;tx_over_run <= 0;tx_out <= 1;tx_cnt <= 0;end else beginif (ld_tx_data) beginif (!tx_empty) begintx_over_run <= 0;end else begintx_reg <= tx_data;tx_empty <= 0;endendif (tx_enable && !tx_empty) begintx_cnt <= tx_cnt + 1;if (tx_cnt == 0) begintx_out <= 0;endif (tx_cnt > 0 && tx_cnt < 9) begintx_out <= tx_reg[tx_cnt -1];endif (tx_cnt == 9) begintx_out <= 1;tx_cnt <= 0;tx_empty <= 1;endendif (!tx_enable) begintx_cnt <= 0;endendendmodule摘要：掌握UART0配置及使用，程序中将UART0 配置到P0.0、P0.1。

STM32 芯片具有多个USART 外设用于串口通讯，它是Universal Synchronous Asynchronous Receiver and Transmitter 的缩写，即通用同步异步收发器可以灵活地与外部设备进行全双工数据交换。

有别于 USART，它还有具有UART 外设(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter)，它是在 USART 基础上裁剪掉了同步通信功能，只有异步通信。

简单区分同步和异步就是看通信时需不需要对外提供时钟输出，我们平时用的串口通信基本都是 UART。

UART 作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

其工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

其传输数据格式如下：UART设备框架学习笔记RT-Thread 提供了一套简单的 I/O 设备模型框架，它位于硬件和应用程序之间，共分成三层，从上到下分别是 I/O 设备管理层、设备驱动框架层、设备驱动层：应用程序访问串口设备的接口：下面我们直接来看个实例：同时使用两个串口（uart1和uart3），uart1作为系统打印调试串口，用来打印一些日志信息，uart3作为我们本次实验的测试串口，实现与串口调试助手的收发测试。

uart3设备启动后，往串口调试助手发送字符串I am uart3。

同时，uart3设备使用中断的方式接收数据，然后再错位输出数据，比如收到ASCII码字符A，则会回复B。

#define SAMPLE_UART_NAME "uart3" /* 串口设备名称*//* uart3应用函数*/static int uart3_app(void){rt_err_t ret = RT_EOK; /* 函数返回值*/ rt_thread_t tid; /* 动态线程句柄*/char uart3_name[RT_NAME_MAX]; /* 保存查找的设备名*/char usart3_tx_str[] = "I am uart3.\r\n"; /* uart3发送的字符串*/rt_strncpy(uart3_name, SAMPLE_UART_NAME, RT_NAME_MAX);/* 查找串口设备*/uart3_dev = rt_device_find(uart3_name);if (!uart3_dev){rt_kprintf("find %s failed!\n", uart3_name);return RT_ERROR;}/* 初始化信号量*/rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);/* 以读写及中断接收方式打开串口设备*/rt_device_open(uart3_dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR |RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);/* 设置接收回调函数*/rt_device_set_rx_indicate(uart3_dev, uart3_rx_callback);/* 发送字符串*/rt_device_write(uart3_dev, 0, usart3_tx_str, (sizeof(usart3_tx_str) - 1));/* 创建动态线程：优先级25 ，时间片5个系统滴答，线程栈512字节*/tid = rt_thread_create("uart3_rx_thread",static_uart3_rx_entry,RT_NULL,STACK_SIZE,THREAD_PRIORITY,TIMESLICE);/* 创建成功则启动动态线程*/if (tid != RT_NULL){rt_thread_startup(tid);}return ret;}我们的应用程序首先根据串口设备名字uart3来查找设备，查找到设备之后则返回串口设备句柄uart3_dev。

uart驱动电路设计【实用版】目录1.UART 驱动电路概述2.UART 驱动电路设计流程3.UART 驱动电路主要组成部分4.UART 驱动电路设计要点与技巧5.UART 驱动电路应用实例正文一、UART 驱动电路概述UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）是一种广泛应用于电子设备中的串行通信接口。

它主要负责在设备之间传输数据，具有传输速率快、可靠性高、硬件简单等优点。

UART驱动电路则是指用于控制和驱动UART通信的电路，其性能直接影响到整个通信系统的稳定性和效率。

二、UART 驱动电路设计流程1.确定设计需求：在设计 UART 驱动电路之前，需要明确通信系统的设计要求，包括通信速率、传输距离、工作电压范围等。

2.选择合适的 UART 芯片：根据设计需求，选择具有相应性能参数的UART 芯片。

常见的 UART 芯片有 TX-1000、MAX3180 等。

3.电路设计：根据所选 UART 芯片的引脚功能和电气参数，设计 UART 驱动电路的各个部分，如电源、晶振、电阻、电容等。

4.PCB 设计与制作：完成电路设计后，进行 PCB（印刷电路板）设计，并制作出原型板进行测试。

5.电路测试与调试：将制作好的 PCB 板安装到实际硬件环境中，测试其性能参数，如通信速率、传输距离等，并根据测试结果进行电路调试。

三、UART 驱动电路主要组成部分1.UART 芯片：负责实现数据的串行与并行转换、异步通信等功能。

2.电源模块：为 UART 驱动电路提供稳定的工作电压。

3.晶振模块：提供 UART 通信所需的时钟信号。

4.电阻、电容等元器件：对电路的稳定性和性能起到关键作用，需要根据设计要求进行选择。

四、UART 驱动电路设计要点与技巧1.确保电源稳定：为了保证 UART 驱动电路的稳定性，需要设计一个性能良好的电源模块，并在 PCB 布局时注意电源走线的规范性。

UART设计第三章UART设计3。

1 UART的帧格式在UART 中，数据位是以字符为传送单位，数据的前、后要有起始位、停止位，另外可以在停止位的前面加上一个比特(bit）的校验位。

其帧格式如图所示。

图3_1数据帧格式文章通过分析UART的功能，利用有限状态机来描述UART核心控制逻辑的方法，将其核心功能集成，从而使整个设计更加稳定、可靠。

基本的UART 通信只需要两条信号线就可以完成数据的相互通信。

UART的功能模块如图3_2所示。

图3_2UART的功能模块图3.2 UART模块在大规模电路的设计中，广泛采用层次化，结构化的设计方法.它将一个完整的硬件设计任务从系统级开始,划分为若干个可操作的模块，编制出相应的模型并进行仿真验证，最后在系统级上进行组合。

这样在提高设计效率的同时又提高了设计质量，是目前复杂数字系统实现的主要手段，也是本文设计思想的基础。

其系统模块可划分为4个部分，如波特发生器，控制器，接收器，发送器，如图3—3所示:图3-3uart结构图3.2.1主要引脚功能介绍Read:串行输入send：串行输出Data_in：并行输入data_out:并行输出Cs:通知cpu接收数据位ks:通知cpu发送准备位Reset：重启输入state:uart状态输入Clk：48M时钟输入3。

2。

2UART主体程序`timescale 1ns/1nsmodule gs_opt（input wire read，input wire clk，input wire reset，input wire state,input wire [7：0] dat_in,output wire send,output wire cs，output wire ks,output wire [7：0］dat_out）;wire send_enable；wire read_enable；wire clk_enable3;wire clk_enable4；wire clear3 ;wire clear4 ；wire clk_enable;wire ［7：0] counters;wire clear ;wire t1;/＊read，send,cs，ks,reset，state，clk，dat_in，dat_out）；UART设计//module uart(read,send，cs,ks，reset,state,clk,dat_in,dat_out）；input read，clk,reset，state;//read为串行输入，clk为时钟输入50MHZ,reset为重启键input［7：0] dat_in；//并行数据输入output send，cs,ks；//send为串行输出，cs为通知cpu接收数据位，ks为发送准备位output[7：0］dat_out;//并行数据输出wire clear，clk_enable，read_enable，clear3，send_enable,clear4,t1；wire[7:0] counters，dat_in；＊/rxd u1 （.dat_out (dat_out）,。

uart课程设计报告eda一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握UART（通用异步收发传输器）的基本原理、工作方式和应用方法。

通过本课程的学习，学生将能够：1.理解UART的通信原理和协议；2.掌握UART的硬件设计和软件编程方法；3.能够运用UART实现简单的数据通信；4.培养学生的动手实践能力和团队协作精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.UART的基本原理：介绍UART的通信协议、工作方式和工作原理；2.UART的硬件设计：讲解UART的电路组成、接口信号和硬件设计方法；3.UART的软件编程：介绍UART的驱动程序编写、数据传输控制和错误处理；4.UART的应用案例：分析UART在实际应用中的典型案例，如串口通信、蓝牙模块等。

三、教学方法为了达到本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解UART的基本原理、硬件设计和软件编程方法，使学生掌握UART的相关知识；2.案例分析法：分析UART在实际应用中的典型案例，帮助学生理解UART的应用场景；3.实验法：安排实验环节，让学生动手实践，加深对UART的理解和应用能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料；2.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，丰富学生的学习体验；3.实验设备：准备UART开发板、调试工具等实验设备，为学生提供动手实践的机会。

通过以上教学目标和教学资源的选择与准备，相信能够帮助学生更好地掌握UART的知识和技能，提高他们的实践能力。

五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，全面客观地评估学生的学习成果。

评估方式包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置相应的作业，评估学生的理解和应用能力；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和问题解决能力；4.考试：期末进行闭卷考试，评估学生对课程知识的掌握程度。

毕业设计55UART电路的VHDL设计与实现UART（通用异步收发器）是一种常用的串行通信协议，用于在计算机系统中实现串口通信。

它能够将数据点对点传输，提供可靠的数据传输能力。

在本文中，将介绍UART电路的VHDL设计与实现。

UART电路的VHDL设计主要包括两个核心模块：发送模块和接收模块。

发送模块负责将输入的数据转换为UART协议格式，并通过串行线路发送出去。

接收模块负责接收串行线路上的数据，并将其转换为并行数据输出。

首先，我们先设计发送模块。

发送模块需要实现将输入数据转换为UART协议格式的功能。

UART协议中，一个数据帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成。

起始位的值为低电平，标志着数据帧的开始。

数据位表示传输的数据本身，可以是5、6、7或8位。

校验位用于校验数据的正确性，可以是奇校验、偶校验或无校验。

停止位表示数据帧的结束，其值为高电平。

发送模块的VHDL代码如下：```vhdlentity uart_tx isgenericDATA_BITS : integer := 8;PARITY : string := "none"; -- "none", "odd", "even"STOP_BITS : integer := 1portclk : in std_logic;reset : in std_logic;tx_enable : in std_logic;tx_data : in std_logic_vector(DATA_BITS-1 downto 0);tx_out : out std_logicend entity uart_tx;architecture behavioral of uart_tx issignal bit_counter : integer range 0 toDATA_BITS+1+STOP_BITS;signal tx_reg : std_logic_vector(DATA_BITS+1+STOP_BITS-1 downto 0);beginprocess(clk)beginif rising_edge(clk) thenif reset = '1' thenbit_counter <= 0;tx_reg <= (DATA_BITS+1+STOP_BITS) downto 0 => '1';tx_out <= '1';elseif bit_counter = 0 then -- Start bitif tx_enable = '1' thentx_reg <= '0' & tx_data & ('0' when PARITY = "none" else ('0' when PARITY = "odd" else '1')) & '1';bit_counter <= bit_counter + 1;tx_out <= tx_reg(bit_counter);end if;elsif bit_counter <= DATA_BITS+1+STOP_BITS then -- Data and Stop bitsbit_counter <= bit_counter + 1;tx_out <= tx_reg(bit_counter);elsebit_counter <= 0;tx_out <= '1';end if;end if;end if;end process;end architecture behavioral;```接下来是接收模块的VHDL代码：```vhdlentity uart_rx isgenericDATA_BITS : integer := 8;PARITY : string := "none"; -- "none", "odd", "even"STOP_BITS : integer := 1portclk : in std_logic;reset : in std_logic;rx_in : in std_logic;rx_data : out std_logic_vector(DATA_BITS-1 downto 0);rx_valid : out std_logicend entity uart_rx;architecture behavioral of uart_rx issignal bit_counter : integer range 0 toDATA_BITS+1+STOP_BITS;signal rx_reg : std_logic_vector(DATA_BITS+1+STOP_BITS-1 downto 0);beginprocess(clk)beginif rising_edge(clk) thenif reset = '1' thenbit_counter <= 0;rx_reg <= (DATA_BITS+1+STOP_BITS) downto 0 => '1';rx_data <= (DATA_BITS-1 downto 0) => '0';rx_valid <= '0';elseif bit_counter = 0 then -- Start bitrx_reg <= '1' & rx_reg(DATA_BITS+1+STOP_BITS-1 downto 1); -- Shift rightrx_reg(0) <= rx_in;bit_counter <= bit_counter + 1;elsif bit_counter <= DATA_BITS+1+STOP_BITS then -- Data and Stop bitsrx_reg <= '1' & rx_reg(DATA_BITS+1+STOP_BITS-1 downto 1); -- Shift rightrx_reg(0) <= rx_in;bit_counter <= bit_counter + 1;if bit_counter = DATA_BITS+1+STOP_BITS then -- Stop bitif parity = "none" or (parity = "odd" and rx_in = "1") or (parity = "even" and rx_in = "0") thenrx_data <= rx_reg(DATA_BITS+STOP_BITS-1 downto STOP_BITS);rx_valid <= '1';end if;end if;elsebit_counter <= 0;rx_data <= (DATA_BITS-1 downto 0) => '0';rx_valid <= '0';end if;end if;end if;end process;end architecture behavioral;```在这两个模块中，`DATA_BITS`是数据位的位数，`PARITY`是校验位的类型，可以是"none"（无校验）、"odd"（奇校验）或"even"（偶校验），`STOP_BITS`是停止位的位数。

uart驱动电路设计摘要：一、uart驱动电路设计概述1.uart驱动电路的作用2.uart驱动电路的设计目标二、uart驱动电路设计原理1.uart通信的基本原理2.uart驱动电路的关键组件3.uart驱动电路的工作流程三、uart驱动电路设计步骤1.确定电路拓扑结构2.选择合适的元器件3.设计电路原理图4.布局与布线5.仿真与测试四、uart驱动电路设计实践1.基于FPGA的uart驱动电路设计2.基于ASIC的uart驱动电路设计3.常见问题与解决方案五、uart驱动电路设计展望1.新技术的发展趋势2.应用领域的拓展3.我国在uart驱动电路设计方面的优势与挑战正文：一、uart驱动电路设计概述uart驱动电路，即通用异步接收发送器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）驱动电路，是一种用于实现串行通信的电路。

在电子设备中，uart驱动电路主要负责数据的接收与发送，其性能直接影响到通信的质量和效率。

因此，设计一个高性能、稳定的uart驱动电路是通信系统设计中的关键环节。

二、uart驱动电路设计原理1.uart通信的基本原理uart通信是一种异步通信方式，数据是按照位（bit）进行传输的。

发送方将数据从并行转换为串行，按位发送给接收方。

接收方收到串行数据后，再将其转换为并行数据。

在通信过程中，双方需要约定一个波特率（baud rate），即每秒传输的位速率。

2.uart驱动电路的关键组件uart驱动电路主要包括以下几个关键组件：（1）uart芯片：作为核心部件，负责数据的接收与发送。

（2）电平转换器：用于将uart芯片与外部逻辑电平进行转换，以保证通信的稳定性。

（3）波特率发生器：产生所需的波特率信号，用于同步数据传输。

（4）其他辅助元件：如电阻、电容、二极管等，用于组成电路的基本组成部分。

3.uart驱动电路的工作流程uart驱动电路的工作流程主要包括以下几个步骤：（1）数据接收：uart芯片接收来自其他设备的串行数据。

一、uart串口通信简介通用异步收发器 uart（universal asynchronous receiver/transmitter)，是一种串行、异步、全双工的通信协议，将所需传输的数据一位接一位地传输，在uart通讯协议中信号线上的状态位高电平代表’1’，低电平代表’0’。

其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，大大降低了成本，但传送速度较慢。

二、串口传输1、数据协议在串口通信中，尤其需要关注的是数据流以及波特率。

一个数据流由10个数据位组成，包含1位起始位，7位有效数据位，1位奇偶校验位，1位停止位。

uart串口信号线上空闲时常驻高电平，当检测到低电平下降沿时认为数据传输开始，到停止位时数据传输结束，一共10位数据位组成一个数据包。

起始位：通信线路上空闲时为“1”，当检测到“0”即下降沿时，认为数据传输开始有效数据位：传输开始后传递的需要接收和发送的数据值，可以表示指令或数据奇偶校验位：奇偶校验，通过来校验传输数据中“1”的个数为奇数个（奇校验）或偶数个（偶校验）来指示传输数据是否正确停止位：数据传输结束，传输线恢复常“1”状态此外，还需关注数据传输波特率，波特率表示一秒内传输了多少个码元数量，一般波特率为300，1200，2400，9600，19200，38400，115200等。

例如9600 baud表示一秒内传输了9600个码元信息，当一个码元只含1 bit 信息时，波特率=比特率2、整体架构串口协议用于与其他模块之间的信息交互，包含接收模块和发送模块，信号传输线上根据波特率完成码元的接收与发送，因而接收模块主要完成并串转换，串并转换是接收和发送模块必备的基本功能，发送模块完成并串转换，接收模块完成串并转换。

波特率与时钟频率关系如下（码元为单bit时）：三、串口传输实现1、发送模块代码如下module uart_tx(clk ,rst_n ,data_vld ,data_in,data_out,rdy );parameter width =8;parameter clk_cnt=5208;parameter num_cnt=10;input clk;input rst_n;input [width-1:0]data_in;input data_vld;output data_out;output rdy;reg data_out;reg [width-1:0]data_in_reg;reg start_tx;wire [width-1+2:0] data;reg [12:0] cnt0;wire add_cnt0;wire end_cnt0;reg [3:0] cnt1;wire add_cnt1;wire end_cnt1;always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)start_tx<=0;elseif(start_tx==0&&data_vld==1)start_tx<=1;elseif(end_cnt1)start_tx<=0;endalways @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincnt0 <=0;endelseif(add_cnt0)beginif(end_cnt0)cnt0 <=0;elsecnt0 <= cnt0 +1;endendassign add_cnt0 = start_tx;assign end_cnt0 = add_cnt0 && cnt0== clk_cnt-1;always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincnt1 <=0;endelseif(add_cnt1)beginif(end_cnt1)cnt1 <=0;elsecnt1 <= cnt1 +1;endendassign add_cnt1 = end_cnt0;assign end_cnt1 = add_cnt1 && cnt1== num_cnt-1;always @(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n)begin data_in_reg<=0;endelseif(start_tx==0&&data_vld==1)beginendendalways @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)begindata_out <=1'b1;endelseif(add_cnt0 && cnt0==1-1)begindata_out <= data[cnt1];endendassign data={1'b1,data_in_reg,1'b0};assign rdy=((data_vld==1)||(start_tx==1))?1'b0:1'b1; endmodule2、接收模块代码如下：module uart_rx(clk ,rst_n ,data_vld ,rx_data_in,rx_data_out);parameter width =8;parameter clk_cnt=5208;parameter clk_cnt_mid=2604;parameter num_cnt=10;input clk;input rst_n;input rx_data_in;output reg [width-1:0] rx_data_out;output reg data_vld;wire start_rx;reg [19:0] cnt0;wire add_cnt0;wire end_cnt0;reg [3:0] cnt1;wire add_cnt1;wire end_cnt1;reg flag;reg rx_data_in_reg1;reg rx_data_in_reg2;always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginrx_data_in_reg0<=0;rx_data_in_reg1<=0;rx_data_in_reg2<=0;endelse beginrx_data_in_reg0<=rx_data_in;rx_data_in_reg1<=rx_data_in_reg0;rx_data_in_reg2<=rx_data_in_reg1;endendassign start_rx=(rx_data_in_reg2&&~rx_data_in_reg1)==1; always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(rst_n==1'b0)beginflag <=1'b0;endelseif(start_rx)beginflag <=1'b1;endelseif(end_cnt1)beginflag <=1'b0;endendalways @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincnt0 <=0;endelseif(add_cnt0)beginif(end_cnt0)cnt0 <=0;elsecnt0 <= cnt0 +1;endendassign add_cnt0 = flag;assign end_cnt0 = add_cnt0 && cnt0== clk_cnt-1; always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincnt1 <=0;endelseif(add_cnt1)beginif(end_cnt1)cnt1 <=0;elsecnt1 <= cnt1 +1;endendassign add_cnt1 = end_cnt0;assign end_cnt1 = add_cnt1 && cnt1== num_cnt-1-1; always @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginrx_data_out<=0;endelseif(cnt0==clk_cnt_mid-1&&cnt1!=0&&flag==1)begin rx_data_out[cnt1-1]<=rx_data_in_reg2;endendalways @(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begindata_vld <=1'b0;endelseif(end_cnt1)begindata_vld <=1'b1;endelse begindata_vld <=1'b0;endendendmodule四、串口收发仿真串口发送模块仿真波形：串口接收模块仿真波形：。

一:前言接着前面的终端控制台分析,接下来分析serial的驱动.在linux中,serial也对应着终端,通常被称为串口终端.在shell上,我们看到的/dev/ttyS*就是串口终端所对应的设备节点.在分析具体的serial驱动之前.有必要先分析uart驱动架构.uart是Universal Asynchronous Receiver and Transmitter的缩写.翻译成中文即为”通用异步收发器”.它是串口设备驱动的封装层.二:uart驱动架构概貌如下图所示:上图中红色部份标识即为uart部份的操作.从上图可以看到,uart设备是继tty_driver的又一层封装.实际上uart_driver就是对应tty_driver.在它的操作函数中,将操作转入uart_port.在写操作的时候,先将数据放入一个叫做circ_buf的环形缓存区.然后uart_port从缓存区中取数据,将其写入到串口设备中.当uart_port从serial设备接收到数据时,会将设备放入对应line discipline的缓存区中.这样.用户在编写串口驱动的时候,只先要注册一个uart_driver.它的主要作用是定义设备节点号.然后将对设备的各项操作封装在uart_port.驱动工程师没必要关心上层的流程,只需按硬件规范将uart_port中的接口函数完成就可以了.三:uart驱动中重要的数据结构及其关联我们可以自己考虑下,基于上面的架构代码应该要怎么写.首先考虑以下几点:1: 一个uart_driver通常会注册一段设备号.即在用户空间会看到uart_driver对应有多个设备节点.例如:/dev/ttyS0 /dev/ttyS1每个设备节点是对应一个具体硬件的,从上面的架构来看,每个设备文件应该对应一个uart_port.也就是说:uart_device怎么同多个uart_port关系起来?怎么去区分操作的是哪一个设备文件?2:每个uart_port对应一个circ_buf,所以uart_port必须要和这个缓存区关系起来回忆tty驱动架构中.tty_driver有一个叫成员指向一个数组,即tty->ttys.每个设备文件对应设数组中的一项.而这个数组所代码的数据结构为tty_struct. 相应的tty_struct会将tty_driver和ldisc关联起来.那在uart驱动中,是否也可用相同的方式来处理呢?将uart驱动常用的数据结构表示如下:结合上面提出的疑问.可以很清楚的看懂这些结构的设计.四:uart_driver的注册操作Uart_driver注册对应的函数为: uart_register_driver()代码如下:int uart_register_driver(struct uart_driver *drv){struct tty_driver *normal = NULL;int i, retval;BUG_ON(drv->state);/** Maybe we should be using a slab cache for this, especially if* we have a large number of ports to handle.*/drv->state = kzalloc(sizeof(struct uart_state) * drv->nr, GFP_KERNEL);retval = -ENOMEM;if (!drv->state)goto out;normal = alloc_tty_driver(drv->nr);if (!normal)goto out;drv->tty_driver = normal;normal->owner = drv->owner;normal->driver_name = drv->driver_name;normal->name = drv->dev_name;normal->major = drv->major;normal->minor_start = drv->minor;normal->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;normal->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL;normal->init_termios = tty_std_termios;normal->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD | HUPCL | CLOCAL; normal->init_termios.c_ispeed = normal->init_termios.c_ospeed = 9600; normal->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV; normal->driver_state = drv;tty_set_operations(normal, &uart_ops);/** Initialise the UART state(s).*/for (i = 0; i nr; i ) {struct uart_state *state = drv->state i;state->close_delay = 500; /* .5 seconds */state->closing_wait = 30000; /* 30 seconds */mutex_init(&state->mutex);}retval = tty_register_driver(normal);out:if (retvalput_tty_driver(normal);kfree(drv->state);}return retval;}从上面代码可以看出.uart_driver中很多数据结构其实就是tty_driver中的.将数据转换为tty_driver之后,注册tty_driver.然后初始化uart_driver->state 的存储空间.这样,就会注册uart_driver->nr个设备节点.主设备号为uart_driver-> major. 开始的次设备号为uart_driver-> minor.值得注意的是.在这里将tty_driver的操作集统一设为了uart_ops.其次,在tty_driver-> driver_state保存了这个uart_driver.这样做是为了在用户空间对设备文件的操作时,很容易转到对应的uart_driver.另外:tty_driver的flags成员值为: TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV.里面包含有TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV标志.结合之前对tty的分析.如果包含有这个标志,是不会在初始化的时候去注册device.也就是说在/dev/下没有动态生成结点(如果是/dev下静态创建了这个结点就另当别论了^_^).流程图如下:五: uart_add_one_port()操作在前面提到.在对uart设备文件过程中.会将操作转换到对应的port上,这个port跟uart_driver是怎么关联起来的呢?这就是uart_add_ont_port()的主要工作了.顾名思义,这个函数是在uart_driver增加一个port.代码如下:int uart_add_one_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port){struct uart_state *state;int ret = 0;struct device *tty_dev;BUG_ON(in_interrupt());if (port->line >= drv->nr)return -EINVAL;state = drv->state port->line;mutex_lock(&port_mutex);mutex_lock(&state->mutex);if (state->port) {ret = -EINVAL;goto out;}state->port = port;state->pm_state = -1;port->cons = drv->cons;port->info = state->info;/** If this port is a console, then the spinlock is already* initialised.*/if (!(uart_console(port) && (port->cons->flags & CON_ENABLED))) { spin_lock_init(&port->lock);lockdep_set_class(&port->lock, &port_lock_key);}uart_configure_port(drv, state, port);/** Register the port whether it's detected or not. This allows* setserial to be used to alter this ports parameters.*/tty_dev = tty_register_device(drv->tty_driver, port->line, port->dev); if (likely(!IS_ERR(tty_dev))) {device_can_wakeup(tty_dev) = 1;device_set_wakeup_enable(tty_dev, 0);} elseprintk(KERN_ERR "Cannot register tty device on line %d\n",port->line);/** Ensure UPF_DEAD is not set.*/port->flags &= ~UPF_DEAD;out:mutex_unlock(&state->mutex);mutex_unlock(&port_mutex);return ret;}首先这个函数不能在中断环境中使用. Uart_port->line就是对uart设备文件序号.它对应的也就是uart_driver->state数组中的uart_port->line项.它主要初始化对应uart_driver->state项.接着调用uart_configure_port()进行port的自动配置.然后注册tty_device.如果用户空间运行了udev或者已经配置好了hotplug.就会在/dev下自动生成设备文件了.操作流程图如下所示:六:设备节点的open操作在用户空间执行open操作的时候,就会执行uart_ops->open. Uart_ops的定义如下: static const struct tty_operations uart_ops = {.open = uart_open,.close = uart_close,.write = uart_write,.put_char = uart_put_char,.flush_chars = uart_flush_chars,.write_room = uart_write_room,.chars_in_buffer= uart_chars_in_buffer,.flush_buffer = uart_flush_buffer,.ioctl = uart_ioctl,.throttle = uart_throttle,.unthrottle = uart_unthrottle,.send_xchar = uart_send_xchar,.set_termios = uart_set_termios,.stop = uart_stop,.start = uart_start,.hangup = uart_hangup,.break_ctl = uart_break_ctl,.wait_until_sent= uart_wait_until_sent,#ifdef CONFIG_PROC_FS.read_proc = uart_read_proc,#endif.tiocmget = uart_tiocmget,.tiocmset = uart_tiocmset,};对应open的操作接口为uart_open.代码如下:static int uart_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp){struct uart_driver *drv = (struct uart_driver *)tty->driver->driver_state;struct uart_state *state;int retval, line = tty->index;BUG_ON(!kernel_locked());pr_debug("uart_open(%d) called\n", line);/** tty->driver->num won't change, so we won't fail here with* tty->driver_data set to something non-NULL (and therefore* we won't get caught by uart_close()).*/retval = -ENODEV;if (line >= tty->driver->num)goto fail;/** We take the semaphore inside uart_get to guarantee that we won't* be re-entered while allocating the info structure, or while we* request any IRQs that the driver may need. This also has the nice* side-effect that it delays the action of uart_hangup, so we can* guarantee that info->tty will always contain something reasonable.*/state = uart_get(drv, line);if (IS_ERR(state)) {retval = PTR_ERR(state);goto fail;}/** Once we set tty->driver_data here, we are guaranteed that* uart_close() will decrement the driver module use count.* Any failures from here onwards should not touch the count.*/tty->driver_data = state;tty->low_latency = (state->port->flags & UPF_LOW_LATENCY) ? 1 : 0; tty->alt_speed = 0;state->info->tty = tty;/** If the port is in the middle of closing, bail out now.*/if (tty_hung_up_p(filp)) {retval = -EAGAIN;state->count--;mutex_unlock(&state->mutex);goto fail;}/** Make sure the device is in D0 state.*/if (state->count == 1)uart_change_pm(state, 0);/** Start up the serial port.*/retval = uart_startup(state, 0);/** If we succeeded, wait until the port is ready.*/if (retval == 0)retval = uart_block_til_ready(filp, state);mutex_unlock(&state->mutex);/** If this is the first open to succeed, adjust things to suit.*/if (retval == 0 && !(state->info->flags & UIF_NORMAL_ACTIVE)) {state->info->flags |= UIF_NORMAL_ACTIVE;uart_update_termios(state);}fail:return retval;}在这里函数里,继续完成操作的设备文件所对应state初始化.现在用户空间open这个设备了.即要对这个文件进行操作了.那uart_port也要开始工作了.即调用uart_startup()使其进入工作状态.当然,也需要初始化uart_port所对应的环形缓冲区circ_buf.即state->info-> xmit.特别要注意,在这里将tty->driver_data = state;这是因为以后的操作只有port相关了,不需要去了解uart_driver的相关信息.跟踪看一下里面调用的两个重要的子函数. uart_get()和uart_startup().先分析uart_get().代码如下:static struct uart_state *uart_get(struct uart_driver *drv, int line) {struct uart_state *state;int ret = 0;state = drv->state line;if (mutex_lock_interruptible(&state->mutex)) {ret = -ERESTARTSYS;goto err;}state->count ;if (!state->port || state->port->flags & UPF_DEAD) {ret = -ENXIO;goto err_unlock;}if (!state->info) {state->info = kzalloc(sizeof(struct uart_info), GFP_KERNEL); if (state->info) {init_waitqueue_head(&state->info->open_wait);init_waitqueue_head(&state->info->delta_msr_wait);/** Link the info into the other structures.*/state->port->info = state->info;tasklet_init(&state->info->tlet, uart_tasklet_action, (unsigned long)state);} else {ret = -ENOMEM;goto err_unlock;}}return state;err_unlock:state->count--;mutex_unlock(&state->mutex);err:return ERR_PTR(ret);}从代码中可以看出.这里注要是操作是初始化state->info.注意port->info就是state->info的一个副本.即port直接通过port->info可以找到它要操作的缓存区.uart_startup()代码如下:static int uart_startup(struct uart_state *state, int init_hw){struct uart_info *info = state->info;struct uart_port *port = state->port;unsigned long page;int retval = 0;if (info->flags & UIF_INITIALIZED)return 0;/** Set the TTY IO error marker - we will only clear this* once we have successfully opened the port. Also set* up the tty->alt_speed kludge*/set_bit(TTY_IO_ERROR, &info->tty->flags);if (port->type == PORT_UNKNOWN)return 0;/** Initialise and allocate the transmit and temporary* buffer.*/if (!info->xmit.buf) {page = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);if (!page)return -ENOMEM;info->xmit.buf = (unsigned char *) page;uart_circ_clear(&info->xmit);}retval = port->ops->startup(port);if (retval == 0) {if (init_hw) {/** Initialise the hardware port settings.*/uart_change_speed(state, NULL);/** Setup the RTS and DTR signals once the* port is open and ready to respond.*/if (info->tty->termios->c_cflag & CBAUD)uart_set_mctrl(port, TIOCM_RTS | TIOCM_DTR);}if (info->flags & UIF_CTS_FLOW) {spin_lock_irq(&port->lock);if (!(port->ops->get_mctrl(port) & TIOCM_CTS))info->tty->hw_stopped = 1;spin_unlock_irq(&port->lock);}info->flags |= UIF_INITIALIZED;clear_bit(TTY_IO_ERROR, &info->tty->flags);}if (retval && capable(CAP_SYS_ADMIN))retval = 0;return retval;}在这里,注要完成对环形缓冲,即info->xmit的初始化.然后调用port->ops->startup( )将这个port带入到工作状态.其它的是一个可调参数的设置,就不详细讲解了.七:设备节点的write操作Write操作对应的操作接口为uart_write( ).代码如下:static intuart_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf, int count){struct uart_state *state = tty->driver_data;struct uart_port *port;struct circ_buf *circ;unsigned long flags;int c, ret = 0;/** This means you called this function _after_ the port was* closed. No cookie for you.*/if (!state || !state->info) {WARN_ON(1);return -EL3HLT;}port = state->port;circ = &state->info->xmit;if (!circ->buf)return 0;spin_lock_irqsave(&port->lock, flags);while (1) {c = CIRC_SPACE_TO_END(circ->head, circ->tail, UART_XMIT_SIZE); if (countc = count;if (cbreak;memcpy(circ->buf circ->head, buf, c);circ->head = (circ->head c) & (UART_XMIT_SIZE - 1);buf = c;count -= c;ret = c;}spin_unlock_irqrestore(&port->lock, flags);uart_start(tty);return ret;}Uart_start()代码如下:static void uart_start(struct tty_struct *tty){struct uart_state *state = tty->driver_data;struct uart_port *port = state->port;unsigned long flags;spin_lock_irqsave(&port->lock, flags);__uart_start(tty);spin_unlock_irqrestore(&port->lock, flags);}static void __uart_start(struct tty_struct *tty){struct uart_state *state = tty->driver_data;struct uart_port *port = state->port;if (!uart_circ_empty(&state->info->xmit) && state->info->xmit.buf &&!tty->stopped && !tty->hw_stopped)port->ops->start_tx(port);}显然,对于write操作而言,它就是将数据copy到环形缓存区.然后调用port->ops->start_tx()将数据写到硬件寄存器.八:Read操作Uart的read操作同Tty的read操作相同,即都是调用ldsic->read()读取read_buf中的内容.有对这部份内容不太清楚的,参阅>.九:小结本小节是分析serial驱动的基础.在理解了tty驱动架构之后,再来理解uart驱动架构应该不是很难.随着我们在linux设备驱动分析的深入,越来越深刻的体会到,linux的设备驱动架构很多都是相通的.只要深刻理解了一种驱动架构.举一反三.也就很容易分析出其它架构的驱动了.。

第5卷 第5期 中 国 水 运 Vol.5 No.5 2007年 5月 China Water Transport May 2007收稿日期：2007-3-30作者简介：张 敏 男（1976-） 黄冈师范学院计算机科学与技术学院 软件设计师 （438000） 研究方向：计算机软件设计基于EDA 技术的全双工UART 电路设计张 敏 刘小俊摘 要：介绍了利用EDA 技术设计出全双工异步接收发送器电路的方法，并通过计算机仿真和实验证明了设计的正确性。

关键词：电子设计自动化 硬件描述语言 全双工异步接收发送器中图分类号：TP21 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2007）05-0160-03一、引言EDA 技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、仿真，直至最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。

本课题采用Altera 公司的MAX+plus Ⅱ 为设计平台，以超高速集成电路硬件描述语言VHDL 为系统逻辑描述的唯一表达方式，采用自顶向下的设计原则，对全双工异步接收发送器（UART）进行设计。

同时选用 Altera 公司的 ACEX 1K 系列器件 EP1K100QC208-2 来实现最终的UART 电路。

由于篇幅的关系，笔者不打算对开发平台、开发工具以及最终实现硬件电路的可编程逻辑芯片进行介绍，而是着重介绍怎样用VHDL 语言来实现符合要求的UART 电路模块。

二、系统功能简介图1是一个8位全双工UART 的硬件组成框图。

该电路的主要功能是：（1）从计算机接收8位并行数据并写到串行输出；（2）从串口读入外部数据并将其转换为8位并行数据送往计算机。

该系统主要由四个模块构成，PAR_IN_SER_OUT 执行并入串出操作，SER _IN_ PAR _OUT 执行串入并出操作，INTERFACE 是并行数据与外部的接口，CLOCK_GEN 产生工作时钟。

mos管uart电平转换电路解释说明1. 引言1.1 概述本篇长文将介绍和解释MOS管UART电平转换电路的原理、设计与实现细节，以及相应的实验与结果分析。

我们还将总结成果并提出对未来发展的展望和建议。

该文章旨在帮助读者了解MOS管UART电平转换电路的概念和工作原理，并为相关领域的研究人员或工程师提供参考。

1.2 文章结构本文共分为以下几个部分：引言、MOS管UART电平转换电路的概述、设计与实现细节、实验与结果分析、结论与展望。

其中，引言部分将对整篇文章进行概括性介绍，并说明各个章节的内容安排。

1.3 目的通过本文的阐述，我们旨在让读者全面了解MOS管UART电平转换电路的基本原理和设计过程。

同时，我们也希望通过实验证明该电路方案在实际应用中可行，并针对不同情况提供参数调整和优化方法。

最后，我们希望能够对未来该领域的研究和开发提出建设性建议，并为读者提供启示。

以上即是本篇长文“mos管UART电平转换电路”的引言部分的概述和目的。

下一部分将详细介绍MOS管UART电平转换电路的概念及其在实际应用中的重要性。

2. MOS管UART电平转换电路:2.1 什么是MOS管UART电平转换电路？MOS管UART电平转换电路是一种将串行通信中的逻辑电平进行高低电平转化的电路。

它使用了MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)管作为关键元件来实现逻辑电平的转换。

2.2 为什么需要MOS管UART电平转换电路？在串行通信中，通常存在不同设备之间的逻辑电平标准不一致问题。

例如，TTL（Transistor-Transistor Logic）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）等逻辑家族使用不同的供应电压和阈值来表示高低逻辑状态。

因此，如果直接连接这些设备，可能会导致数据传输错误或设备损坏。

为了解决这个问题，我们需要引入MOS管UART电平转换电路来完成适当的信号水平转换。

RT-Thread之UART设备驱动开发教程（UART）介绍UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmit（te）r，通用异步收发传输器）也常被称为串口。

UART作为异步串口（通信）协议的一种，（工作原理）是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

UART是在应用程序开发过程中使用频率最高的数据总线。

在（嵌入式）设计中，UART常用于主机与辅助设备通信，如嵌入式设备与外接模块（（Wi-Fi）、（蓝牙）模块等）的通信，嵌入式设备与PC监视器的通信，或用于两个嵌入式设备之间的通信。

UART串口属于字符设备的一种，它的（硬件）连接也比较简单，只要两根传输线就可以实现双向通信：一根线(TX)发送数据，另一根线(RX)接收数据。

UART串口通信有几个重要的参数，分别是波特率、起始位、数据位、停止位和奇偶检验位，对于两个使用UART串口通信的（端口），这些参数必须匹配，否则通信将无法正常完成。

数据格式包含起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。

起始位：表示数据传输的开始，电平逻辑为“0”。

数据位：数据位通常为8bit的数据（一个字节），但也可以是其他大小，例如5bit、6bit、7bit，表示传输数据的位数。

奇偶校验位：用于接收方对接收到的数据进行校验，校验一个二进制数中“1”的个数为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验数据传送的正确性，使用时也可以不需要此位。

停止位：表示一帧数据的结束，电平逻辑为“1”。

波特率：串口通信时的速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位数来表示，其单位为bit/s。

常见的波特率值有4800、9600、14400、38400、115200等，数值越大数据传输越快，波特率为115200表示每秒传输115200位数据。

UART v2.0版本的UART框架和驱动讲解UART层级结构1)I/O设备管理层向应用层提供rt_device_re（ad）/write等标准（接口），应用层可以通过这些标准接口访问UART设备。