FPGA实现异步串行通信下位机设计与协议解析

"异步串行通信下位机的FPGA设计与实现" 本文主要探讨了如何使用FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）来设计异步串行通信中的下位机，这是一种常见的通信方式，适用于各种嵌入式系统和设备之间的数据传输。在异步串行通信中，数据是以比特流的形式按位传输，而不是像同步通信那样以字节或更大数据块为单位。这种通信方式通常包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位，以确保数据的正确接收。 在FPGA中设计接收模块是异步通信的关键部分。作者孟繁智详细分析了接收模块的设计要点，这些要点可能包括： 1. 数据同步：FPGA需要能够检测起始位，从而同步到输入的比特流。 2. 数据采样：在合适的时钟边沿捕获数据位，以确保正确解析数据。 3. 奇偶校验：实现奇偶校验功能，以检查数据传输的完整性。 4. 错误检测：设计错误检测机制，如检测停止位是否正确，以及在数据传输过程中是否发生比特错误。 5. 帧处理：接收模块需要识别帧的边界，处理完整的数据包。 文中还提到了仿真时序图，这是验证设计是否符合预期的重要工具。通过时序图，可以直观地看到数据的传输过程，以及各信号间的时序关系，这对于调试和优化设计至关重要。 此外，孟繁智提出了一种帧通信协议，并介绍了如何使用微控制器软核PicoBlaze来解释和处理该协议。PicoBlaze是一款简单的8位微控制器，它可以在FPGA内部实现，用于执行特定的控制任务。在本文的场景中，PicoBlaze负责解析接收到的数据帧，执行协议规定的操作，如检查帧格式、解码数据、处理错误等。 通过在实际系统中的应用，该设计被证明是稳定可靠的，验证了使用FPGA实现异步串行通信下位机的可行性。这种设计方法对于需要高效、灵活和低功耗通信解决方案的嵌入式系统开发者来说具有很高的价值。 关键词：异步串行通信 - 异步串行通信是一种广泛采用的通信方式，允许设备在没有共同时钟信号的情况下交换数据。 现场可编程门阵列 - FPGA是一种可编程逻辑器件，能根据需求配置为各种数字逻辑电路，包括本文中的接收模块。 微控制器 - 在本文中，PicoBlaze作为微控制器软核，处理通信协议的解释和执行。