UART（串口）收發模塊設計- 02

整體架構回顧

整體結構如下圖，整個UART有兩個大模塊，一個接收模塊，一個發送模塊。具體大家可以回顧文章《UART（串口）收發模塊設計- 01》。

波特率時鐘產生模塊

收發模塊里面都有一個波特率時鐘產生模塊BuadRate_set，用于將系統時鐘clk進行分頻，得到波特率時鐘Buad_clk，以控制數據的收發。

端口如下，通過CLK_Period指定當前的clk時鐘頻率，比如50M，則為50000000。Buad_Rate為設定的波特率。

主要設計代碼如下，通過localparam DIV_PEREM指定分頻計數值。分頻計數器為cnt,當enable為高時，cnt開始循環的從0遞增到DIV_PEREM。Buad_clk在每次cnt==DIV_PEREM的時候就翻轉一次，從而得到clk時鐘的CLK_Period/Buad_Rate倍分頻。

數據接收模塊

狀態機：數據接收模塊通過一個狀態機來控制。狀態機的跳轉由波特率時鐘下降沿控制。波特率時鐘Buad_clk起始為高電平。

IDLE:其中IDLE為空閑狀態，只有當檢測到起始位的時候，才進入GET_DATA。

GET_DATA:在GET_DATA狀態下獲得8位數據位數據，通過一個計數器來計數接收到的數據位數。當cnt為‘d7時表明接收到了8位數據，便跳到最后一個狀態END_BIT。

END_BIT:等待停止位的到來，然后回到IDLE狀態，完成數據的接收。

起始位的檢測：其實就是在IDLE狀態下，檢測uart_rx的下降沿，如下代碼所示。將uart_rx通過一個6bit的移位寄存器get_start_bit（uart_rx從低bit往高bit移動），那么當get_start_bit的，高3bit都為1，低3bit為0時，表明uart_rx出現了下降沿，此時將start拉高，以便啟動狀態機和波特率時鐘產生模塊BuadRate_set。

數據的接收：在GET_DATA狀態下，由波特率時鐘的下降沿控制，將uart_rx往一個8bit的移位寄存器送，uart_rx從高bit向低bit流動（由于串口發送是先發低位數據）。

數據發送模塊

狀態機：數據接收模塊通過一個狀態機來控制。狀態機的跳轉由clk時鐘上升沿控制。

IDLE：IDLE為空閑狀態，當檢測到tx_en（發送使能信號）為高，則進入EN_TX模塊。

EN_TX：在EN_TX模塊發送10bit數據（起始位，數據位，停止位）。數據的發送由波特率時鐘Buad_clk上升沿控制。如下代碼，在cnt為0時將tx_data(待發送的數據位)與起始位（0），裝載到data_to_send中，然后對data_to_send做從高位向低位的移位操作，高位填1。將data_to_send的最低位接uart_tx，發送出去。利用cnt計數發送的位數。

上板實測

這里設計了一個實測設計（UART_TEST），功能如下：

上電復位后，通過串口向上位機發送數據8'h34，然后只要收到上位機發送過來的數據，就將其返回給上位機。

大家可以把源碼下下來，自己新建工程，結合開發板上板測試一下。

文件里面提供了一個PC端串口調試上位機SSCOM。大家在上板測試時，需要一個USB轉串口器（有的開發板上集成了這個），使得板子的串口可以通過USB端口與PC上位機通信。