VHDL实现：异步串行通信电路设计与波特率发生器

"该文介绍了基于VHDL的异步串行通信电路设计，讨论了串行异步通信的帧格式和波特率，并详细阐述了串行发送电路的设计，包括波特率发生器的构建。" 在电子技术领域，现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的应用越来越广泛，它们为电子系统设计提供了极大的灵活性和高效性。在这样的背景下，基于VHDL设计异步串行通信电路成为了实现高效通信的一种重要手段。 异步串行通信是一种广泛应用的数据传输方式，它的特点是数据传输速率可以与接收端不同步。在这一通信模式下，数据帧由起始位、数据位、可选的校验位和停止位组成。起始位通常为逻辑0，标志着数据传输的开始；数据位则包含实际传输的信息，根据协议可选择5、6、7或8位；校验位用于检测传输错误，可以是奇校验、偶校验，甚至是0校验或1校验；停止位是逻辑1，用于标识数据帧的结束，其长度可以是1位、1.5位或2位，目的是确保接收端有足够的时间准备接收下一个数据帧。 波特率是衡量串行通信速度的关键参数，表示每秒传输的位数。若要发送或接收一位数据需要时间t，那么波特率就是1/t，相应的时钟频率为1/tHz。在通信中，发送和接收设备的波特率必须匹配，否则会导致数据错误。 在具体设计串行发送电路时，本文选取了一种简化帧格式：1位起始位、8位数据位和1位停止位，不包含校验位，波特率为9600。为了生成这个波特率，需要一个至少为9600Hz的时钟源。在这里，作者选择了6MHz的晶振作为外部时钟，然后通过设计一个625进制的分频器来产生9600Hz的时钟信号，以满足9600波特率的要求。 VHDL是一种硬件描述语言，它允许工程师以类似于编写软件的方式描述硬件逻辑，从而简化FPGA和CPLD的开发过程。在VHDL中，波特率发生器可以通过计数器和逻辑门电路实现，计数器在每个时钟周期内递增，当达到一定阈值时复位，这样就能得到所需波特率的时钟信号。 基于VHDL的异步串行通信电路设计涉及了对通信协议的理解、时钟频率的计算和分频器的设计，这些是实现可靠、高效串行通信的基础。通过这种方式，我们可以构建出能够适应各种应用场景的自定义通信模块，满足不同系统的需求。