UART收發(fā)器.ppt

《UART收發(fā)器.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、UART收發(fā)器導(dǎo)師:答辯人:專業(yè):微電子論文框架研究背景課題方向論文要點結(jié)論1234研究背景20世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能進一步的提高，特別是微電子技術(shù)的進步，使大規(guī)模集成電路加工技術(shù)，即半導(dǎo)體工藝技術(shù)獲得了極大的進步，這在極大程度上推動了計算機的快速發(fā)展，特別是微型計算機和便攜式計算機，已經(jīng)出現(xiàn)在人類社會的每一個角落。伴隨著計算機一起發(fā)展起來的還有眾多名目繁多的外部設(shè)備。研究背景隨著外部設(shè)備種類的不斷增加、技術(shù)的不斷進步和功

2、能的不斷完善，外部設(shè)備與計算機的通信技術(shù)也日漸受到挑戰(zhàn)，也得到了越來越多重視。知道數(shù)據(jù)在設(shè)備的內(nèi)部和PC的內(nèi)部往往都是并行傳送的，因為這樣可以提高數(shù)據(jù)的傳送速率，但是如果在兩個設(shè)備間進行數(shù)據(jù)的傳送則情況就變得不太一樣了。倘若在兩個設(shè)備間，或多個設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信，也采用并行數(shù)據(jù)通信的話，就需要多條的數(shù)據(jù)線并行傳送，這樣雖然傳送速度是快，但傳遞成本也同時大大的增加了。研究背景特別是在工業(yè)應(yīng)用中，要極大的考慮成本因素。為解決這不足，通常在PC與外部設(shè)備的通信中都采樣串行通信方式來進行兩者間的數(shù)據(jù)傳輸，而這其中，異步

3、串行通信又是經(jīng)常用到的。串行通信中，傳輸接口是首先需要解決的基本問題。通用異步接收發(fā)送器簡稱UART，是一種應(yīng)用廣泛的異步串行通信的傳輸接口，UART也是廣泛使用的串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，多用于短距離、低速度、低成本的微機與下位機的通訊中，它允許在串行的鏈路上進行全雙工的通信。研究背景基本UART其實就是能實現(xiàn)以上的要求并對數(shù)據(jù)進行發(fā)送接收的一種常用的器件，它只需要兩條信號線（TXD、RXD）就可以完成數(shù)據(jù)的相互通信，接收與發(fā)送是互不干擾的，這樣就大大降低了傳送費用。這篇論文在介紹UART結(jié)構(gòu)和工作流程的基礎(chǔ)之上，

4、分析UART的傳輸時序并利用VerilogHDL語言進行建模與仿真。重要的設(shè)計方面的細節(jié)問題在本文都得到了展現(xiàn)課題方向本文所介紹的UART串行通訊模塊由3個子模塊組成:波特率發(fā)生器、接收模塊和發(fā)送模塊,如圖2所示。所以對UART通訊模塊的實現(xiàn)就是對組成UART的三個子模塊(即:波特率發(fā)生器、接收模塊及發(fā)送模塊)的實現(xiàn)。波特率發(fā)生器專門產(chǎn)生一個本地時鐘信號來控制UART的接收與發(fā)送;UART接收模塊的用途是接收RxD端的串行信號,并將其轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù);UART發(fā)送模塊的用途是將準備輸出的并行數(shù)據(jù)按照基本UART

5、幀格式轉(zhuǎn)為串行數(shù)據(jù)從TxD端串行輸出。課題方向正確步驟是先介紹UART硬件接口及電平轉(zhuǎn)換電路，分析UART的傳輸時序并利用VerilogHDL語言進行建模與仿真，最后通過開發(fā)板與PC相連進行RS-232通信來測試UART收發(fā)器的正確性。但本論文僅僅進行UART收發(fā)器的仿真以及功能驗證論文要點UART傳輸時序UART分頻器UART發(fā)送模塊UART接受模塊UART傳輸時序圖UART傳輸時序原理發(fā)送數(shù)據(jù)過程：空閑狀態(tài)，線路處于高電位；當收到發(fā)送數(shù)據(jù)指令后，拉低線路一個數(shù)據(jù)位的時間T，接著數(shù)據(jù)按低位到高位依次發(fā)送，數(shù)

6、據(jù)發(fā)送完畢后，接著發(fā)送奇偶校驗位和停止位（停止位為高電位），一幀資料發(fā)送結(jié)束。接收數(shù)據(jù)過程：空閑狀態(tài)，線路處于高電位；當檢測到線路的下降沿（線路電位由高電位變?yōu)榈碗娢唬r說明線路有數(shù)據(jù)傳輸，按照約定的波特率從低位到高位接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收完畢后，接著接收并比較奇偶校驗位是否正確，如果正確則通知后續(xù)設(shè)備準備接收數(shù)據(jù)或存入緩存。UART傳輸時序原理由于UART是異步傳輸，沒有傳輸同步時鐘。為了能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，UART采用16倍數(shù)據(jù)波特率的時鐘進行采樣。每個數(shù)據(jù)有16個時鐘采樣，取中間的采樣值，以保證采樣不會滑

7、碼或誤碼。一般UART一幀的數(shù)據(jù)位數(shù)為8，這樣即使每個數(shù)據(jù)有一個時鐘的誤差，接收端也能正確地采樣到數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)時序為：當檢測到數(shù)據(jù)的下降沿時，表明線路上有數(shù)據(jù)進行傳輸，這時計數(shù)器CNT開始計數(shù)，當計數(shù)器為24=16+8時，采樣的值為第0位數(shù)據(jù)；當計數(shù)器的值為40時，采樣的值為第1位數(shù)據(jù)，依此類推，進行后面6個數(shù)據(jù)的采樣。如果需要進行奇偶校驗，則當計數(shù)器的值為152時，采樣的值即為奇偶位；當計數(shù)器的值為168時，采樣的值為“1”表示停止位，一幀數(shù)據(jù)接收完成。UART分頻器假設(shè)數(shù)據(jù)的波特率為p，則所需時鐘的頻率

8、為16*p。以波特率p為115200為例，系統(tǒng)時鐘為50MHz，則分頻系數(shù)為50000000/(16*115200)=27.127，取整為27。UART發(fā)送模塊UART發(fā)送模塊的功能：接收到發(fā)送指令后，把數(shù)據(jù)按UART協(xié)議輸出，先輸出一個低電平的起始位，然后從低到高輸出8個數(shù)據(jù)位，接著是可選的奇偶校驗位，最后是高電平的停止位。UART發(fā)送模塊原理圖UART接收模塊UART接收模塊的功能：時時檢測線路