UART IP设计：硬件地址识别与通信控制

本文主要探讨了通信与网络中基于带硬件地址识别的UART IP的设计，阐述了UART在异步串行通信中的重要作用及其工作原理。 UART（通用异步收发传输器）是一种广泛用于计算机和其他电子设备之间的串行通信接口。在现代通信和控制系统中，UART扮演着至关重要的角色，它能将计算机内部的并行数据转换为串行格式，以便通过串行链路传输。由于计算机内部的数据传输是并行的，直接发送到Modem或其他串行设备时会导致数据混乱，因此需要UART作为中介进行转换。 UART的工作流程包括两个主要部分：发送和接收。在发送过程中，CPU将待发送的数据放入UART的寄存器，这个寄存器起到临时存储的作用。然后，数据通过FIFO（先进先出）队列传递到串行设备。FIFO的存在保证了数据的有序传输，没有FIFO，数据流可能会失去顺序，无法正确传输。UART将并行数据转换为串行格式，形成消息帧，帧结构通常包括起始位、数据位（7或8位）、奇偶位（可选）以及停止位。 在接收端，UART检测到起始位后开始同步接收过程，并检查奇偶位进行错误校验。接收到的数据字节会被从串行形式转换回并行，同时UART会提供发送和接收的状态指示，如奇偶错误等。 该设计中的UART IP具有以下特点： 1. 硬件地址识别：能自动过滤数据，无需CPU参与，支持特定地址用于监听和广播。 2. 工作模式：支持查询和中断两种模式，中断模式可编程。 3. FIFO缓冲：接收和发送路径各有一个128字节的FIFO，每个接收字节附带状态信息，提高了处理效率。 4. 设计语言：采用Verilog HDL，确保全同步接口，增强了可移植性。 5. 自环测试：允许对UART自身进行功能测试，以验证其工作状态。 6. 波特率可编程：适应不同速率的需求，支持8位和9位数据格式。 这种基于硬件地址识别的UART IP设计提高了通信系统的灵活性和可靠性，能够有效地处理并行与串行数据转换，同时降低了CPU的负担，优化了系统资源的利用。在通信与网络领域，这样的设计对于高效、稳定的信息传输至关重要。