VHDL实现UART串口收发控制器程序

资源摘要信息:"UART.rar_UART的收发程序_VHDL串口收发_vhdl 串口收发" UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）是一种广泛应用于计算机和微处理器中的串行通信标准。它允许微处理器和计算机在没有共享时钟信号的情况下进行全双工通信。UART涉及的主要概念包括串口通信、波特率、起始位、数据位、停止位和奇偶校验位。 1. VHDL（VHSIC Hardware Description Language，甚高速集成电路硬件描述语言）是一种用于描述数字和混合信号系统如集成电路和电路板的硬件描述语言。VHDL可以用来设计电子系统，进行仿真和硬件实现，非常适合实现复杂的逻辑电路设计。 2. VHDL串口收发是指使用VHDL语言编写程序来控制UART协议的收发过程。通过VHDL编写的串口收发控制器可以实现数据的发送和接收，确保数据准确无误地在不同设备之间传输。 3. 串口通信是指通过串行通信接口，即使用单一的数据线（加上地线）进行数据交换的技术。串口通信比并行通信占用更少的线缆，适合远程通信和无线通信。 4. 波特率是指在串行通信中每秒钟传输的比特数，单位为波特（Baud）。波特率决定了串口通信的速度，常见的波特率有9600、19200、38400、115200等。波特率的选择取决于传输距离、信号质量以及通信设备的要求。 5. 起始位、数据位和停止位是串口通信数据帧的基本组成部分。起始位标识数据帧的开始，数据位包含了实际要传输的数据，停止位则表示数据帧的结束。例如，一个典型的设置是1个起始位，8个数据位，1个停止位（记作1个起始位，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验位）。 6. 奇偶校验位是一个用于错误检测的位，它可以根据数据位中的1的数量来设置（奇校验或偶校验）。奇偶校验位可以提供简单的错误检测机制，但是它并不能检测出所有类型的错误。 7. 上位机通常指的是主控设备，比如个人电脑或微控制器，而下位机是指从属设备，比如嵌入式系统或传感器。在UART通信中，上位机和下位机之间通过发送和接收数据帧进行数据交换。 该VHDL程序实现的UART收发控制器能够处理UART协议的各个方面，包括但不限于同步、异步通信，支持不同的波特率和数据格式。这样的控制器程序常用于嵌入式系统和微控制器项目中，提供了与外部设备如传感器、模组、其他微控制器进行通信的能力。 在设计VHDL串口收发控制器时，工程师需要详细规划各个状态机的状态和转换，以及如何处理接收和发送缓冲区，确保数据正确地同步和传输。这些控制器通常包括一个时钟发生器、一个发送器、一个接收器和一个中断管理模块。 1. 时钟发生器用于生成正确的波特率时钟信号。 2. 发送器模块负责将数据从并行格式转换为串行格式，并添加起始位、数据位和停止位。 3. 接收器模块处理从串行信号中提取数据，包括检测起始位、同步数据位和检测停止位。 4. 中断管理模块负责向中央处理单元（CPU）发出接收完成或发送完成的信号。 设计时必须考虑的要点包括： - 波特率的准确性 - 对不同通信错误的处理 - 数据帧的完整性和准确性 - 系统的实时性要求和任务优先级 在实际应用中，VHDL编写的串口收发控制器程序需要与特定硬件环境相匹配，可能包括引脚分配、FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（应用特定集成电路）的资源管理、功耗和热设计等因素。 综上所述，VHDL编写的UART收发控制器程序是嵌入式系统设计中的核心组件之一，它使得不同设备之间能够以可靠和高效的方式交换数据，而无需额外的同步时钟信号。