UART RS232 VHDL 模块设计与实现

该资源提供了一个UART (通用异步收发传输器) 的VHDL设计，适用于RS232通信协议。这个设计已经通过了仿真验证，并且在硬件上成功测试。VHDL代码包括了波特率计算、分频器、D触发器以及接收器组件。 UART是一种常见的串行通信接口，用于设备间的低速通信。在VHDL描述中，UART的设计主要关注以下几个关键知识点： 1. **波特率计算**：波特率是UART通信中数据传输的速度，通常以比特每秒(bps)为单位。在这个设计中，`N1` 和 `N2` 常量用于计算波特率。在100MHz的时钟频率下，`N1` 被设定为10417，这使得100MHz除以10417等于约9600bps，即9600波特率。而`N2`原本计算错误，应为9600乘以16等于153600，对应于100MHz时钟频率下的分频。 2. **分频器（Frequency Divider）**：`fredivn`组件是一个分频器，用于生成UART所需的波特率时钟。`GENERIC(N)`参数定义了分频系数，根据波特率需求进行设置。在示例中，分频器将输入时钟`clkin`分频以生成适当的波特率时钟`clkout`。 3. **D触发器（D Flip-flop）**：D触发器是数字逻辑电路中的基本存储元件，用于数据的暂存。在UART设计中，`D_flipflop`组件用于数据的采样和保持。它有两个输入`ri`和`clk`，一个数据输入`datain`，一个数据输出`dataout`，以及一个写使能信号`wr`。 4. **接收器（Receiver）**：`rxd3`组件是接收端的核心部分，处理接收到的数据。它接收来自时钟`clk`和输入信号`rx`，并有一个缓冲的标志位`sig1`表示接收状态，以及一个输出数据`q`，用于输出接收到的8位数据。 5. **信号定义**：在架构部分，定义了多个信号如`clk1`, `clk2`, `ri`, `cs`, `wr`, `ti`, `q1`, `q2`等，这些信号在UART的通信过程中起到关键作用，比如`clk1`和`clk2`可能是分频后的不同阶段时钟，`ri`和`wr`是读写控制信号，`ti`可能表示发送中断，`q1`和`q2`是数据缓冲。 6. **I/O接口**：UART设计的实体`top_level3`定义了三个接口，`clk`是系统时钟输入，`rxd`是接收数据输入，`txd`是发送数据输出。 VHDL代码结构清晰，通过组件实例化实现UART的功能，包括波特率生成、数据采样和移位、接收中断标志的管理等。这个设计可以作为一个基础模板，根据实际应用需求进行修改和扩展。