通用同步/异步收发器USART的设计与VHDL实现

资源摘要信息:"USART通用同步/异步收发传输器_VHDL设计" USART（Universal Synchronous and Asynchronous Receiver and Transmitter，通用同步/异步收发传输器）是一种常见的串行通信接口，它能够以同步或异步的方式进行数据的发送和接收。VHDL（VHSIC Hardware Description Language，超高速集成电路硬件描述语言）是一种硬件描述语言，用于描述和设计数字电路系统。该文档标题“usart.rar_USART_VHDL usart _universal_usart vhdl”表明，它包含了一个用VHDL编写的USART模块的设计资源，名为"usart"。 在讨论这份资源之前，需要明确几个关键概念： 1. 串行通信：与并行通信不同，串行通信是指数据以位为单位，一个接一个地在单个通道上进行传输。这种传输方式在数据线数量受限的情况下特别有用。 2. 同步通信与异步通信： - 同步通信：要求发送和接收设备共享一个时钟信号或同步信号。数据传输的时钟由一个设备提供，其他设备根据这个时钟来读取数据。这种方法适用于高速数据传输，因为同步时钟可以确保数据以固定频率稳定传输。 - 异步通信：不需要共享时钟信号，每个设备都有自己的时钟，通过在数据流中嵌入开始和停止位来确保数据的同步。异步通信的典型例子是RS-232接口。 3. USART的工作原理： - 在发送端，USART接收来自处理器的数据，将其转换成适合通过串行线发送的形式，然后逐位发送。 - 在接收端，USART将接收到的串行信号重新组合成并行数据，然后传输给处理器。 4. VHDL设计：VHDL被用来描述硬件电路，其设计可以被综合成实际的电子电路，如FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（应用特定集成电路）。VHDL提供了一套丰富的语法来模拟数字逻辑电路的行为和结构。 资源中所包含的VHDL文件“usart”可能包括以下几个部分： - 实体声明（entity）：定义了USART模块的接口，即它如何与外界交互。这可能包括输入输出端口，如串行数据线、时钟线、控制信号等。 - 架构体（architecture）：描述了USART模块的内部结构和逻辑行为。它可能包含了状态机（用于控制发送和接收过程的状态转换）、缓冲区（用于暂时存储数据）和控制逻辑（用于处理时钟同步和数据的串行化/并行化）。 - 测试台（testbench）：用于模拟和测试USART模块的功能，无需实际硬件支持。测试台会生成时钟信号、数据流和控制信号来模拟真实场景。 这份资源对于嵌入式系统、微处理器接口设计以及数字通信系统的开发者而言极为重要。通过VHDL描述的USART模块可以被用来实现微控制器与外部设备或网络之间的数据通信。了解如何设计和使用USART模块对于电路设计人员来说是一门必备的技术。 总之，这份VHDL源代码资源提供了一个可综合的、模块化的USART通信接口设计，开发者可以利用它来设计自己的数字系统，并进行仿真测试。这对于学习数字逻辑设计、FPGA开发或者进行微控制器外围设备开发的工程师来说，是一个非常有价值的参考资料。