VHDL实现UART串口收发技术详解

资源摘要信息:UART.zip 本资源包含有关UART串口通信的VHDL源代码文件，名为"uart.vhd"。该文件允许用户通过VHDL（VHSIC Hardware Description Language，超高速集成电路硬件描述语言）实现UART通信协议，在硬件设备之间进行数据传输。UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）是一种广泛应用于微控制器、微处理器和其他电子设备中的串行通信协议。它使用两个独立的线路进行数据发送和接收，分别是TX（发送）和RX（接收）。UART通信不需要一个固定的时钟信号来同步数据，因此它是异步的。 在VHDL编程中实现UART协议通常包括以下几个关键部分： 1.波特率生成器（Baud Rate Generator）： 波特率是UART通信中每秒传输的符号数。波特率生成器用来产生精确的时钟信号，以确保数据能够以正确的速率发送。这通常是通过一个分频器实现的，它将系统时钟分频至期望的波特率。 2.数据寄存器（Data Register）： 数据寄存器用来暂存即将发送或已经接收到的数据。在发送数据前，数据会被加载到寄存器中，然后通过串行通信线路逐位发送出去。接收数据时，数据寄存器用于暂存从串行线路接收到的位序列。 3.发送器（Transmitter）： 发送器部分负责将并行数据转换成串行数据，并在TX线上逐位发送出去。发送器通常包含一个状态机，它会按照UART协议的起始位、数据位、可选的奇偶校验位和停止位的顺序进行操作。 4.接收器（Receiver）： 接收器部分负责检测串行线路上的起始位，并对随后的位进行采样以重构原始的并行数据。接收器同样包含一个状态机，用于处理数据接收过程中的各种情况，包括帧错误、溢出等。 5.控制逻辑（Control Logic）： 控制逻辑用于管理发送和接收过程中的各种情况，包括握手信号的生成和处理，数据流的控制，以及可能发生的错误检测和处理。这确保了通信的准确性和可靠性。 在使用VHDL编写UART通信协议时，必须严格遵守协议的标准规范。例如，一个标准的8位数据传输可能包括1个起始位、8个数据位（最低有效位首先发送）、可选的奇偶校验位和1至2个停止位。此外，发送和接收双方需要在通信前就波特率、数据位、停止位和校验方式等参数达成一致。 通过"uart.vhd"文件中的VHDL代码，开发人员可以在FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（应用特定集成电路）等硬件平台上实现UART功能。这样的实现为构建复杂的数字系统提供了基础，这些系统需要通过串行接口与其他设备进行通信。例如，微控制器和计算机经常使用UART与其他电子设备或传感器交换数据。 总之，UART.zip压缩包中的文件"uart.vhd"对于那些需要在硬件设计中实现串行通信的工程师和爱好者来说是一个宝贵的资源。通过深入学习和应用这些VHDL代码，用户可以构建可靠且高效的UART通信系统，从而在各种电子和嵌入式系统设计中实现数据的快速传输。