基于FPGA的UART串口通信实验

基于FPGA的UART串口通信实验

串行通信分为两种方式：同步串行通信和异步串行通信。

同步串行通信需要通信双方在同一时钟的控制下，同步传输数据；

UART在发送或接收过程中的一帧数据由4部分组成，起始位、数据位、奇偶校验位和停止位，如图所示。

其中，起始位标志着一帧数据的开始，停止位标志着一帧数据的结束，数据位是一帧数据中的有效数据。

奇校验时，发送方应使数据位中1的个数与校验位中1的个数之和为奇数；

接收方在接收数据时，对1的个数进行检查，若不为奇数，则说明数据在传输过程中出了差错。

同样，偶校验则检查1的个数是否为偶数。

异步串行通信数据格式

UART通信过程中的数据格式及传输速率是可设置的，为了正确的通信，收发双方应约定并遵循同样的设置。

数据位可选择为5、6、7、8位，其中8位数据位是最常用的，在实际应用中一般都选择8位数据位；

校验位可选择奇校验、偶校验或者无校验位；

停止位可选择1位（默认），1.5或2位。

串口通信的速率用波特率表示，它表示每秒传输二进制数据的位数，单位是bps（位/秒），常用的波特率有9600、19200、38400、57600以及115200等。

RS232接口标准出现较早，可实现全双工工作方式，即数据发送和接收可以同时进行。

在传输距离较短时（不超过15m），RS232是串行通信最常用的接口标准，本章主要介绍针对RS-232标准的UART串口通信。

RS-232标准的串口最常见的接口类型为DB9，样式如图所示，工业控制领域中用到的工控机一般都配备多个串口，很多老式台式机也都配有串口。

DB9接口

USB串口线

DB9接口定义以及各引脚功能说明如下图所示，我们一般只用到其中的2（RXD）、3（TXD）、5（GND）引脚，其他引脚在普通串口模式下一般不使用，如果大家想了解，可以自行百度下。

DB9接口定义

2. 实验任务

上位机通过串口调试助手发送数据给FPGA，FPGA通过串口接收数据并将接收到的数据发送给上位机，完成串口数据环回。

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