【ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程】第十一章RS232实验

【ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程】第十一章RS232实验

适用于板卡型号：

AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG

1.模块介绍

AN3845模块实物照片如下：

AN3845通信模块正面图

1.1 模块参数说明

以下为AN3485通信模块的详细参数:

RS232接口

一路标准的DB9公座串行接口； 使用MAX3232作为RS232和 TTL电平的转换； 传输率高达120Kbps数据通讯速率

RS485接口

两路RS485接口，采用3线的接线端子； 使用MAX3485作为RS485和TTL的电平转换; 工业级设计，抗干扰能力超强，同时采用有效的防雷设计; 具有120欧匹配电阻，插上跳线帽即可使能匹配电阻，长距离传输时建议短接。 支持多机通讯，允许接在最多128个设备的总线上 传输率高达500Kbps数据通讯速率。

RS422接口

两路RS422接口，采用5线的接线端子； 使用MAX3490作为RS422和TTL的电平转换; 工业级设计，抗干扰能力超强，同时采用有效的防雷设计; 具有120欧匹配电阻，插上跳线帽即可使能匹配电阻，长距离传输时建议短接。 支持多机通讯，允许接在最多128个设备的总线上 传输率高达500Kbps数据通讯速率。

1.2 模块功能说明

2. 程序设计

本文所述的串口指异步串行通信，异步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用异步接收/发送。本实验程序设计为每秒钟向串口发送”HELLO ALINX”，如果收到RXD接收的数据，再把接收的数据发送出去，实现回环的功能。

2.1 异步串口通信协议

从波形上可以看出起始位是低电平，停止位和空闲位都是高电平，也就是说没有数据传输时是高电平，利用这个特点我们可以准确接收数据，当一个下降沿事件发生时，我们认为将进行一次数据传输。

2.2 波特率

常见的串口通信波特率有2400 、9600、115200等，发送和接收波特率必须保持一致才能正确通信。波特率是指1秒最大传输的数据位数，包括起始位、数据位、校验位、停止位。假如通信波特率设定为9600，那么一个数据位的时间长度是1/9600秒，本实验中的波特率由50MHz时钟产生。

2.3 接收模块设计

串口接收模块uart_rx是个参数化可配置模块，参数“CLK_FRE”定义接收模块的系统时钟频率，单位是Mhz，参数“BAUD_RATE”是波特率。接收状态机状态转换图如下：

//receiveserialdatabitdataalways@(posedgeclkornegedgerst_n)begin if(rst_n==1'b0) rx_bits<=8'd0; elseif(state == S_REC_BYTE && cycle_cnt == CYCLE/2-1) rx_bits[bit_cnt]<= rx_pin; else rx_bits <= rx_bits;end

注意：本实验没有设计奇偶校验位。

串口接收模块uart_rx端口

2.4 发送模块设计

发送模块uart_tx设计和接收模块相似，也是使用状态机，状态转换图如下：

always@(posedgeclkornegedgerst_n)begin if(rst_n==1'b0) tx_reg<=1'b1; else case(state) S_IDLE,S_STOP: tx_reg <=1'b1; S_START: tx_reg <=1'b0; S_SEND_BYTE: tx_reg <= tx_data_latch[bit_cnt]; default: tx_reg <=1'b1; endcaseend

串口发送模块uart_tx端口

2.5 波特率的产生

测试程序

测试程序设计FPGA为1秒向串口发送一次“HELLO ALINX\r\n”,不发送期间，如果接受到串口数据，直接把接收到的数据送到发送模块再返回。“\r\n”,在这里和C语言中表示一致，都是回车换行。

测试程序分别例化了发送模块和接收模块，同时将参数传递进去，波特率设置为115200。

这里我们添加了一个串口接收的激励程序vtf_uart_test.v文件，用来仿真uart串口接收。这里向串口模块的uart_rx发送0xa3的数据, 每位的数据按115200的波特率发送，1位起始位，8位数据位和1位停止位。

仿真的结果如下，当程序接收到8位数据的时候，rx_data_valid有效，rx_data[7:0]的数据位a3。

实验测试

在设备管理器中找到串口号”COM5”

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