UART通信协议的发射器与接收器设计

资源摘要信息:"UART.zip_uart_uart transmitter _zip" UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）是一种广泛使用的串行通信协议，它允许微控制器与其他设备进行异步串行通信。在数字通信中，UART是实现设备间数据交换的基础硬件组件，尤其是在微处理器与外围设备之间进行数据传输时。UART通信不依赖于特定的时钟信号，而是依赖于预设的波特率（即每秒传输的比特数）来同步数据的发送和接收。 在本资源中，提供的压缩包文件名为"UART.zip"，通过解压这个压缩包可以得到文件"UART.vhd"。文件扩展名“.vhd”表明这是一个硬件描述语言（VHDL）文件，用于描述数字逻辑电路的行为和结构。VHDL是一种用于电子系统级设计和自动化的硬件描述语言，它非常适合于复杂数字系统的建模和仿真。 本资源中的VHDL文件"UART.vhd"很可能是用来实现UART协议中的收发器（Transceiver）功能，也可能仅包括UART发送器（Transmitter）部分。UART发送器是负责将并行数据转换成串行数据并通过串行通信接口发送出去的模块。它通常包括以下主要功能组件： 1. **波特率生成器**：负责产生一个频率稳定、与所需波特率相对应的时钟信号。这个时钟信号用于控制数据的发送速度。 2. **发送缓冲寄存器**：用于临时存储要发送的并行数据字。 3. **并串转换器**：将并行数据转换为串行数据流。通常包括一个移位寄存器和一个控制逻辑，用于按照设定的波特率逐位发送数据。 4. **起始位和停止位添加**：在串行数据流的开始处添加起始位，并在数据结束后添加停止位。这有助于接收设备正确地识别和同步数据帧。 5. **奇偶校验位生成**（可选）：有些UART协议允许通过奇偶校验位来检测数据在传输过程中是否出现错误。 UART发送器的工作流程大致如下： - 当有数据需要发送时，数据先被装载到发送缓冲寄存器。 - 波特率生成器产生所需的时钟信号。 - 并串转换器开始工作，按照时钟信号的速率逐位将数据从并行转换为串行格式。 - 起始位被添加到串行数据流的最前面，最后在数据流末尾添加停止位，如有需要，奇偶校验位也会被添加。 - 串行数据通过UART发送器的输出引脚发送出去。 由于本资源仅提供了一个VHDL文件，并没有提供接收器部分，所以无法完成完整的UART通信功能。在实际应用中，通常需要同时有UART发送器和接收器来实现双向通信。接收器部分负责接收串行数据，将其转换为并行数据，并检查起始位、停止位和奇偶校验位（如果有的话），以确保数据的完整性和正确性。 在设计UART收发器时，还需要考虑信号的电平标准、信号的电气特性和物理连接方式（例如RS-232, RS-485等），以确保在不同设备之间能够正确无误地进行通信。此外，设计者还需要关注抗干扰能力、错误检测与处理机制、低功耗设计等因素，以提高UART通信的可靠性和效率。