RS232 FPGA

### 使用FPGA实现RS232串行通信接口设计与编程

#### RS232协议简介
RS232是一种标准的串行通信协议，用于在计算机和其他设备之间传输数据。该协议定义了信号电平、波特率以及起始位、停止位和校验位等参数[^1]。

#### FPGA硬件配置
为了通过FPGA实现RS232通信功能，需要完成以下几项工作：

- 编写状态机逻辑控制程序负责解析接收到的数据帧结构并构建待发送的消息包体；

对于具体的硬件连接部分，在开发板上通常会预留有专门针对RS232接口的标准DB9针座或者更常见的RJ45转接头形式供外部线缆接入使用。

#### Verilog代码实例
下面给出一段简单的Verilog HDL源码片段作为参考，展示了基本框架下的接收端响应机制：

module rs232_rx #(parameter BAUD_RATE=115200)(
    input wire clk,
    input wire rst_n,
    input wire rx,
    output reg [7:0] data_out,
    output reg valid
);
// ...省略部分内容...

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        state <= IDLE;
        bit_cnt <= 8'd0;
        shift_reg <= 8'b0;
        valid <= 1'b0;
    end else case (state)
        IDLE : begin
            if (~rx) begin //检测到起始位
                state <= START_BIT;
                bit_cnt <= 8'd0;
            end
        end
        
        START_BIT : begin
            if (bit_time == TIME_PER_BIT/2) begin
                if(rx==1'b0)begin
                    state<=DATA_BITS;
                    bit_time<=0;
                end else begin
                    state<=IDLE; //错误处理
                end
            end else begin
                bit_time <= bit_time + 1;
            end
        end
    
        DATA_BITS : begin
            if(bit_time>=TIME_PER_BIT)begin
                shift_reg<={shift_reg[6:0],rx};
                bit_cnt<=bit_cnt+1;
                bit_time<=0;
                
                if(bit_cnt==8)begin
                    state<=STOP_BIT;
                end
            end else begin
                bit_time<=bit_time+1;
            end
        end
        
        STOP_BIT : begin
            if(bit_time>=TIME_PER_BIT && rx==1'b1)begin
                data_out<=~shift_reg;
                valid<=1'b1;
                state<=IDLE;
            end else if(bit_time>=TIME_PER_BIT){
                state<=IDLE;// 错误处理
            }else{
                bit_time<=bit_time+1;
            }
        end
    endcase
end

此段代码实现了对接收到的数据进行解码的过程，并且当成功读取一整个字节后设置`valid`标志位通知后续电路可以读取新到达的有效载荷信息。