基于FPGA的串口通信实战：回环测试与Verilog实现

本篇文档是关于基于FPGA的串口通信设计，它利用了Verilog编程语言，目标是让学生了解如何在FPGA上实现串口数据的发送和接收。串口通信，通常称为UART，是一种简单而广泛应用的通信方式，特别适合于上下位机之间的交互和多芯片间网络构建，因为其连线简单且支持全双工通信。 实验的主要目的是通过"回环测试"来验证FPGA串口通信的功能。在这个实验中，上位机首先向FPGA发送数据，FPGA接收到后转发回去，通过观察上位机的数据显示，确认通信的正确性。 UART数据传输采用10位格式，包括一个起始位、8个数据位（低位先传）、一个奇偶校验位（这里没有使用），以及一个停止位。然而，在这个实验中，奇偶校验位被省略，简化了数据结构。 UART通信的时序图展示了接收和发送的过程：接收时只关注有效数据位，发送时在原始8位数据前添加起始位和停止位。波特率是衡量数据传输速度的重要指标，本实验选择的是9600波特，意味着每秒传输9600位。由于FPGA的工作时钟频率为50MHz，要计算出与波特率相对应的系统时钟周期，大约是1/9600秒的5208倍。 硬件设计部分提到了使用PL2303作为典型的串口通信模块，这是一款常见的USB-to-Serial转换器，常用于连接FPGA和计算机。设计者可能需要根据实际使用的FPGA型号和开发板配置相应的硬件接口，确保数据线的连接和信号的正确传递。 这篇文档涵盖了FPGA串口通信的基本理论、数据格式、时序分析、波特率计算以及硬件电路的设计，提供了实践操作的指导，有助于学习者深入理解并掌握FPGA在串口通信中的应用。