UART的基本协议与设计实例模块划分以及整体实现概述

UART（串口）收发模块设计- 01

UART协议介绍

UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将要传输的数据一位一位地传输。其中每一位（bit）的意义如下。

空闲位：在无数据传输的时候，传输线上的电平为高电平，即为空闲位。

起始位：当开始传输数据时，先发出1bit位宽的低电平，表示数据开始传输，即为起始位。

数据位：真正的需要发送的数据，位宽可以为4到10bit。数据从低bit开始向外一位一位的发送。

奇偶校验位（可不要）：当数据发送完毕后，再发送1位校验位，以此来校验数据传送的正确性。

（偶校验：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数

奇校验：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为奇数）

停止位：在最后发送一位高电平的停止位。

UART每一位的位宽时长由波特率决定，波特率既1s发送的数据位数。一般选择的波特率有，9600,19200,115200等。

设计实例概述

本设计代码链接：https://pan.baidu.com/s/1VJoSPJRSHYMhmx3rs2t4IA

提取码：jsak

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本实例设计的UART特性：

(1) 并没有支持奇偶检验，故没有奇偶校验位

(2) 并不支持数据位宽可配，数据位位宽固定为8bit。

(3) 支持输入时钟与波特率可配。

原理图如下，分两个大模块，一个数据接收控制模块（Receive_Control），一个数据发送控制模块（Send_Control）：

端口说明：

接收控制模块与发送控制模块内部都有一个波特率时钟产生模块（BuadRate_set），用于将电路输入时钟（clk）进行分频产生波特率时钟,用于接收和发送数据控制。

可以看到，BuadRate_set模块有一个enable控制信号，只有当enable信号为高时，BuadRate_set模块才工作。在发送控制模块里面，只有发送数据的时候才拉高其相应的enable;在接收控制模块里面，只有检测到有数据发送进来的时候才拉高其相应的enable。这是为了降低功耗。

后文预告

后文将会具体介绍内部各个模块的设计细节以及收发速度匹配和仿真验证等问题。