基于Verilog簡易UART的FPGA/CPLD實現

目標：在xo640上實現一個簡單的Uart，能夠解析串口數據，并在寄存器中存儲，用FIFO實現數據的傳遞。那么后期可以通過開發板上的串口經CPLD訪問各種數據。比如PC=CPLD=EEPROM等等，極大方便后期的開發和調試。

測試平臺：MACHXO640

　　可編程語言：Verilog

　　隨機測試：是

　　波特率：9600

　　誤碼率：1%oooooo

　　下面介紹一下重點：

　　1、Speed波特率及采樣設置

　　這里的原理是：根據實際的波特率和板卡所使用的晶振頻率，在容許的誤差范圍內（串口有一定的容錯率）進行分頻。這里強調一點，做法可以分為以下兩類：分頻與不分頻。分頻，就是采用baudrate_clock的整數倍頻率采樣；不分頻就是直接global_clock/baudrate_clock，取整，以中間采樣點作為串口電平判決點（可以3點采樣）。前者的誤差范圍可能更小，但是軟件分頻受外界影響大。這里直接采用主時鐘來采樣，探究UART的FPGA/CPLD實現。

　　通過示波器得出以下結論：

　　1、串口發送起始位為“0”；

　　2、串口發送接收位為“1”；

　　3、數據從高→低位發送；

　　2、Tx發送設計

　　下面是接收濾波，同時可以判斷起始位下降沿：

　　assign neg_rs232_rx = rs232_rx2 ~rs232_rx1;

　　FIFO數據寄存是接收的主要功能：接收到的直接存高位，移位向低位移動。

注：重要的幾個問題需要說明一下

　　1、可以結合自己的時鐘頻率修改clk，而bps_para=clk/baud。

　　2、另外通過示波器可以發現，結束電平為1bit，那么num=12必須都改為10，這樣可以解決不能發送字符串的問題！

　　3、發送結束位必須是1，就是高電平，1bit。

　　begin

　　if（clk_bps） begin

　　rx_data_shift = 1'b1;

　　num = num+1'b1;

　　if（num=4'd8） rx_temp_data[7] = rs232_rx;

　　end

　　else if（rx_data_shift） begin

　　rx_data_shift = 1'b0;

　　if（num=4'd8） rx_temp_data = rx_temp_data 》 1'b1;

　　else if（num==4'd10） begin

　　num = 4'd0;

　　rx_data_r = rx_temp_data;

　　end

　　end

　　end

　　3、Rx接收設計

　　發送主要考慮到的是接收數據的提取和發送，特別注意的是起始位和結束位的正確賦值。以下是核心代碼：

　　if（clk_bps） begin

　　num = num+1'b1;

　　case （num）

　　4'd0: rs232_tx_r = 1'b0;

　　4'd1: rs232_tx_r = tx_data[0];

　　4'd2: rs232_tx_r = tx_data[1];

　　4'd3: rs232_tx_r = tx_data[2];

　　4'd4: rs232_tx_r = tx_data[3];

　　4'd5: rs232_tx_r = tx_data[4];

　　4'd6: rs232_tx_r = tx_data[5];

　　4'd7: rs232_tx_r = tx_data[6];

　　4'd8: rs232_tx_r = tx_data[7];

　　4'd9: rs232_tx_r = 1'b1;

　　default: rs232_tx_r = 1'b1;

　　endcase