如何用HLS实现UART

用 HLS 实现 UART

介绍

UART 是一种旧的串行通信机制，但仍在很多平台中使用。它在 HDL 语言中的实现并不棘手，可以被视为本科生的作业。在这里，我将通过这个例子来展示在 HLS 中实现它是多么容易和有趣。

因此，从概念上讲，这是一个微不足道的项目；然而，它对于对 HLS 感兴趣的人来说是有启发性的。

现在项目定义： 下图显示了项目的简单结构。

我们在 FPGA 中的设计UART发送，每当按下按钮时就会将其发送到计算机上的串口调试助手。

FPGA 板上的八个滑动开关用于输入数据字节（例如字母或符号的 ASCII 代码）。此外，UP 按钮用作发送控制键。

设计很简单，程序本身能接受开发板上拨码开关的数据，然后添加一个“0”起始位和一个“1”停止位，最后以9600 bit/s的波特率发送出去。

首先需要根据开发板上的时钟(本例是100MHz)，进行分频，生成串口发送所需的时钟。

booldelay(longlongintn){
staticbooldummy=0;
for(longlongintj=0;j< n; j++) {
#pragma HLS pipeline
    dummy = !dummy;
  }
  return dummy;
}
void uart_baudrate_clock(bool &baudrate_clk) {
  static bool s = 0;
  s=!s;
  baudrate_clk = s;
  delay(5208);
}

生成速率时钟后，简单的状态机可以将数据发送出去。

voiduart_data_transfer(bool&uart_tx,ap_uint<8>data,boolbaud_rate_clock,boolstart){
staticboolsend_bit=1;
staticboolstart_state=0;
staticbooltransfer=0;
staticunsignedintcount=0;
staticintstate=0;
ap_uint<10>d=((bool)0b1,(ap_int<8>)data,(bool)0b0);
if(start==1&&start_state==0){
transfer=1;
start_state=1;
count=0;
}
if(start==0&&start_state==1){
start_state=0;
}
if(baud_rate_clock==1&&state==0&&transfer==1){
send_bit=d[count++];
if(count==10){
transfer=0;
}
state=1;
}
if(baud_rate_clock==0&&state==1){
state=0;
}
uart_tx=send_bit;
}

将这些代码综合到 RTL 模块后，我们可以创建 Vivado 项目并生成 FPGA 比特流，并验证。

总结

很简单的一个实例，大家可以自行和HDL实现的方式进行对比。

审核编辑：汤梓红