简易UART VHDL程序实现收发与波特率生成

资源摘要信息:"UART.zip_UART发送_simple_uart_vhdl" 知识点: 1. UART概念 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。在UART通信中，数据以帧的形式进行发送和接收，每个帧包括起始位、数据位、可选的奇偶校验位和停止位。UART是异步的，意味着它不依赖于时钟信号来同步发送方和接收方。与之相对的是同步串行通信，如SPI或I2C，需要额外的时钟信号来同步数据的发送和接收。 2. VHDL语言 VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，被广泛用于描述和设计电子系统，尤其是数字逻辑电路。VHDL允许设计者以文本形式描述电路的功能和结构，然后通过综合工具转换成实际的硬件电路。VHDL是一种强类型语言，它支持并发的信号赋值，因此非常适合描述并行的硬件行为。 3. 波特率产生 波特率是指每秒传输的符号数，它是UART通信的一个重要参数。在UART通信中，波特率需要在发送方和接收方之间事先约定，以确保数据可以正确地发送和接收。产生波特率通常涉及到时钟信号的分频，即将时钟信号的频率降低到所需波特率的频率。在FPGA或ASIC设计中，可以使用计数器或分频器来实现波特率的产生。 4. UART接收和发送 UART接收器和发送器是UART通信的核心部件。发送器将并行的数据转换成串行数据并发送出去，而接收器则将串行数据转换回并行数据。在简单的UART设计中，发送器和接收器通常包括以下部分： - 发送器：将并行数据通过移位寄存器转换成串行数据，并在每个数据帧前添加起始位和停止位。 - 接收器：检测起始位，同步到数据帧的位周期，并将串行数据重新组装成并行数据。 5. 简单UART VHDL设计 简单UART VHDL设计涉及创建能够在FPGA或ASIC上实现的接收和发送功能的硬件描述。设计通常包括以下几个关键部分： - 波特率生成器：确保接收和发送操作与预期的波特率同步。 - 发送模块：负责将并行数据转换为串行数据，并以正确的波特率发送。 - 接收模块：负责检测起始位，同步到数据帧，并将串行数据转换回并行数据。 设计时需要注意信号同步、时序问题、数据完整性和错误检测等方面，以确保通信的可靠性和正确性。 6. FPGA和ASIC FPGA（Field-Programmable Gate Array）和ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）是两种常见的集成电路实现方式。FPGA是一种可编程逻辑设备，允许用户在硬件层面实现自定义逻辑功能，而无需制造新的硅片。ASIC则是为特定应用定制的集成电路，一旦制造完成，其功能就是固定的。 在UART设计中，可以使用FPGA来实现VHDL描述的设计，因为FPGA提供了灵活性和可重配置性。ASIC设计则更加复杂，通常在需要高性能或大批量生产时采用，但在设计和制造过程中需要更多的资源投入。 通过以上知识点的介绍，我们可以看出，简单的UART发送程序涉及到的不仅仅是串行通信的基础知识，还包括了硬件描述语言VHDL在数字逻辑电路设计中的应用，以及FPGA和ASIC这两种集成电路技术的区别。这些知识点对于设计和实现一个可靠和高效的UART通信系统至关重要。