基于Verilog简易UART的FPGA/CPLD实现

  　　目标：在xo640上实现一个简单的Uart，能够解析串口数据，并在寄存器中存储，用FIFO实现数据的传递。那么后期可以通过开发板上的串口经CPLD访问各种数据。比如PC=CPLD=EEPROM等等，极大方便后期的开发和调试。

         测试平台：MACHXO640

　　可编程语言：Verilog

　　随机测试：是

　　波特率：9600

　　误码率：<1%oooooo

　　下面介绍一下重点：

　　1、Speed波特率及采样设置

　　这里的原理是：根据实际的波特率和板卡所使用的晶振频率，在容许的误差范围内（串口有一定的容错率）进行分频。这里强调一点，做法可以分为以下两类：分频与不分频。分频，就是采用baudrate_clock的整数倍频率采样；不分频就是直接global_clock/baudrate_clock，取整，以中间采样点作为串口电平判决点（可以3点采样）。前者的误差范围可能更小，但是软件分频受外界影响大。这里直接采用主时钟来采样，探究UART的FPGA/CPLD实现。

　　通过示波器得出以下结论：

　　1、串口发送起始位为“0”；

　　2、串口发送接收位为“1”；

　　3、数据从高→低位发送；

　　2、Tx发送设计

　　下面是接收滤波，同时可以判断起始位下降沿：

　　assign neg_rs232_rx = rs232_rx2 & ~rs232_rx1;

　　FIFO数据寄存是接收的主要功能：接收到的直接存高位，移位向低位移动。

       

        注：重要的几个问题需要说明一下

　　1、可以结合自己的时钟频率修改clk，而bps_para=clk/baud。

　　2、另外通过示波器可以发现，结束电平为1bit，那么num=12必须都改为10，这样可以解决不能发送字符串的问题！

　　3、发送结束位必须是1，就是高电平，1bit。

　　begin

　　if（clk_bps） begin

　　rx_data_shift <= 1'b1;

　　num <= num+1'b1;

　　if（num<=4'd8） rx_temp_data[7] <= rs232_rx;

　　end

　　else if（rx_data_shift） begin

　　rx_data_shift <= 1'b0;

　　if（num<=4'd8） rx_temp_data <= rx_temp_data 》 1'b1;

　　else if（num==4'd10） begin

　　num <= 4'd0;

　　rx_data_r <= rx_temp_data;

　　end

　　end

　　end

　　3、Rx接收设计

　　发送主要考虑到的是接收数据的提取和发送，特别注意的是起始位和结束位的正确赋值。以下是核心代码：

　　if（clk_bps）      begin

　　num <= num+1'b1;

　　case （num）

　　4'd0:       rs232_tx_r <= 1'b0;

　　4'd1:       rs232_tx_r <= tx_data[0];

　　4'd2:       rs232_tx_r <= tx_data[1];

　　4'd3:       rs232_tx_r <= tx_data[2];

　　4'd4:       rs232_tx_r <= tx_data[3];

　　4'd5:       rs232_tx_r <= tx_data[4];

　　4'd6:       rs232_tx_r <= tx_data[5];

　　4'd7:       rs232_tx_r <= tx_data[6];

　　4'd8:       rs232_tx_r <= tx_data[7];

　　4'd9:       rs232_tx_r <= 1'b1;

　　default: rs232_tx_r <= 1'b1;

　　endcase