Verilog实现UART异步串口通信技术解析

资源摘要信息: 本资源包含了一系列用Verilog语言编写的串口通信模块，专注于UART（通用异步收发传输器）的异步通信方式。UART是一种广泛应用于电子通信领域的硬件协议，允许微控制器和计算机进行异步串行通信。在Verilog中实现UART协议通常涉及到几个核心模块，包括发送端口模块、接收端模块、波特率发生器模块等。 知识点详细说明： 1. UART通信基础： UART是一种基本的串行通信协议，用于在微控制器和计算机之间以异步方式传输数据。异步意味着数据的发送和接收双方不需要共享时钟信号，每个字符的传输都以起始位开始，以停止位结束，中间可以包括数据位和奇偶校验位。 2. Verilog语言介绍： Verilog是一种用于电子系统级设计的硬件描述语言（HDL），它允许设计师以文本形式描述电路的行为和结构。通过Verilog，设计师可以设计复杂的数字逻辑电路，并通过仿真和综合工具进行测试和实现。 3. 发送端口模块： 在UART通信中，发送端口模块负责将数据字节转换成串行位流，并添加起始位、数据位、奇偶校验位（可选）和停止位。该模块需要处理数据的缓存、位计数以及位流的串行输出。 4. 接收端模块： 接收端模块则负责从串行位流中提取原始数据字节。它必须能够识别起始位，同步到正确的波特率，然后依次读取数据位，并根据需要处理奇偶校验位。在接收到停止位后，数据通常会被缓存并准备发送到上层逻辑。 5. 波特率发生器模块： 波特率发生器模块是UART通信的关键组成部分，负责生成接收和发送数据所需的准确时钟信号。这个模块通常使用一个分频器，根据主时钟频率来生成正确的波特率时钟。 6. 异步通信的特点： 异步通信的最大特点就是发送和接收设备不需要有相同的时钟源，这大大简化了硬件连接的要求。然而，由于缺乏时钟同步，传输过程中需要有额外的位（起始位、停止位和可选的校验位）来确保数据的正确接收。 ***模块： 通常在硬件描述语言项目中，“top”模块指的是顶层模块，它将所有其他子模块（如发送端模块、接收端模块、波特率发生器模块等）连接起来，构成了整个系统的设计蓝图。top模块通常包括模块之间的接口定义和信号路由。 8. 测试模块： 在硬件设计过程中，测试模块至关重要，它用于验证各个模块的功能和整体系统的运行。测试模块一般包含测试向量，模拟不同的工作条件和数据流，确保设计的鲁棒性和符合预期的功能。 通过上述模块的设计和实现，可以在FPGA或ASIC中构建完整的串口通信系统，进行数据的发送和接收。这些模块的Verilog代码可以被综合和实现到具体的硬件上，最终形成可以工作的物理通信设备。由于Verilog的模块化和可重用性，这些基础模块也可用于不同的项目和场景，为工程师提供了一个灵活高效的设计平台。