VHDL实现单片机与FPGA串口通信程序

"该资源提供了一个使用VHDL编写的串口通信程序，适用于硬件开发，特别是FPGA应用。程序基于RS232标准的异步串行通信帧格式，包含1位开始位、8位数据位、1位奇校验位和1位停止位，波特率为2400。数据传输时，16位数据被分为高位帧和低位帧，以555555作为文件头，接收到文件头后，单片机接收数据并进行奇校验。通过调整分频系数计算波特率。程序中定义了必要的输入输出信号，并包含了状态机实现串行传输的逻辑控制。" 在VHDL编程中，这个串口通信程序涉及以下几个关键知识点： 1. **VHDL语言基础**：VHDL是一种用于硬件描述的语言，用于描述数字系统的结构和行为。在这个程序中，可以看到`Library ieee`和`use ieee.std_logic_1164.all`等语句，这是VHDL的基础库导入，包含了基本的逻辑类型和操作。 2. **串行通信协议**：程序遵循RS232的异步串行通信协议，该协议定义了帧格式，包括开始位、数据位、奇偶校验位和停止位。在这个程序中，每帧数据是10位（1位开始位 + 8位数据位 + 1位奇校验位 + 1位停止位）。 3. **波特率**：波特率是衡量串口通信速率的参数，这里设定为2400bps。计算分频系数X=CLK/(BOUND*2)，其中CLK是系统时钟频率，BOUND是目标波特率。 4. **数据封装**：16位数据被拆分成高位帧和低位帧发送，文件头“555555”作为数据接收的标志。只有当单片机检测到文件头后，才会接收和校验后续的数据。 5. **状态机**：程序中使用状态机来控制串行传输的过程。状态机是一种常见的设计方法，用于描述系统在不同条件下的行为变化。`signal state:s:=start1;`表明程序使用了一个名为`s`的状态变量，其初始状态为`start1`，后续状态转移根据条件进行。 6. **信号处理**：`process(txclk)`是VHDL中的敏感列表，表示在时钟`txclk`上升沿时执行的代码。`if rising_edge(txclk) then`检查时钟边沿，用于同步操作。`thr`, `len`, `txcnt_r`, `sout1`, `cou`, `oddb`等信号是用来存储和传递数据、控制状态转换和计算的中间变量。 7. **复位信号**：`reset`信号用于在需要时初始化系统，确保正确开始新的通信周期。 8. **数据校验**：程序中提到了奇校验位的使用，这是一种简单的错误检测机制，确保在传输过程中数据的正确性。 9. **接口设计**：实体`atel2_bin`的输入输出接口定义了`txclk`(时钟), `reset`(复位), `din`(输入数据), `start`(允许传输), 和`sout`(串行输出)，这些都是实现串行通信所需的基本控制信号。 10. **FPGA实现**：程序设计完成后，可以通过工具如Quartus II进行综合和下载，将VHDL代码转化为FPGA内部的逻辑电路，实现硬件级别的串口通信功能。 通过理解和实现这些知识点，开发者可以构建自己的串行通信系统，适应不同的硬件平台和通信需求。