基于FPGA的通用异步收发器设计（2） 收发器, 接收器, 通用, 检测

yuyang911220

2．3 接收模块
2．3．1 接收模块及其功能
接收模块的作用是把收到的串行数据转换成并行数据进行输出，并判断收到的数据是否有错。接收模块的引脚如图4所示，各引脚功能见表2。

接收器进入准备接收数据状态，不断监视串行输入线RXD端，如果出现低电平，立刻启动起始位检测电路进行确认，一旦确认为接收到正确的起始位，则以波特率作为采样时钟，对每个数据位的中间位置采样一次，并把采样到的信息以移位方式送人接收移位寄存器RSR。接收到一帧数据位后，把串行数据转化成并行数据，并进行奇偶校验、停止位、中止态的检查。接收完毕后，DAT_READ置1。

2．3．2 接收模块功能仿真
接收模块功能仿真结果如图5所示。二进制数11101010从引脚RXD串行输入，接收器先要捕捉起始位，在RDN信号为0条件下，启动接收程序，计数器开始计数，数据从RXD[7．．0]串行输入，由接收移位寄存器RSR[7．．0]逐位移位接收，并在接收完成时传送给接收缓冲寄存器RBR[7．．0]，最后接收缓冲寄存器RBR[7．．0]将接收的数据传送至DOUT[7．．0]，由它并行输出，同时输出一个接收数据准备好信号DATA _RE标志数据接收完毕。
2．4 波特率发生器模块
2．4．1 波特率发生器模块及其功能
波特率发生器模块主要用于产生接收模块和发送模块的时钟频率，其实质就是一个分频器，可以根据给定的系统时钟频率和要求的波特率算出波特率分频因子，作为分频器的分频数。波特率发生器产生的时钟频率CLK16X不是波特率时钟频率CLK，而是波特率时钟频率CLK的16倍。波特率发生器模块的引脚如图6所示，其功能如表3所示。

2．4．2 波特率发生器功能仿真
UART在发送或接收数据时，使用的时钟信号频率f是波特率(b=9 600 b／s)的16倍，由外部系统时钟进行16分频得到。UART每16个波特时钟发送或接收一个二进制位，设计中采用的晶振频率c=25 MHz，那么波特率发生器输出的时钟信号周期为：

   
波特率发生器的功能仿真如图7所示。


本设计用晶振为25 MHz，由公式可得出输出波形的半个周期应为k／2，即81倍的输入时钟周期，仿真结果验证了波特率发生器模块的正确性。
3 结语
UlART是广泛使用的串行数据通信电路，因其要求的传输线少，可靠性高，传输距离远，所以系统间互联常采用异步串行通信接口方式。本文用Verilog HDL语言，结合有限状态机的设计方法实现了UART的功能，将其核心功能集成到FPGA上，使整体设计紧凑、小巧，实现的UART功能稳定、可靠；同时，利用有限状态机的方法具有结构模式直观简单，设计流程短，程序层次分明，易综合，可靠性高等优点，必将在EDA技术中发挥重要作用。