以下內容均以Xilinx的Nexys3作為開發板

1. UART簡介
UART（即Universal Asynchronous Receiver Transmitter 通用異步收發器）是廣泛使用的串行數據傳輸協議。UART允許在串行鏈路上進行全雙工的通信。

串行外設用到RS232-C異步串行接口，一般采用專用的集成電路即UART實現。如8250、8251、NS16450等芯片都是常見的UART器件，這類芯片已經相當復雜，有的含有許多輔助的模塊（如FIFO），有時我們不需要使用完整的UART的功能和這些輔助功能。或者設計上用到了FPGA/CPLD器件，那么我們就可以將所需要的UART功能集成到FPGA內部。使用VHDL將UART的核心功能集成，從而使整個設計更加緊湊、穩定且可靠。本文應用EDA技術，基于FPGA/CPLD器件設計與實現UART。

以上內容摘自某位網友的熱心博文。

就我個人而言，UART就是一個異步串行接口，見過最多的就是RS232。而我們的開發板則是一個Mircro USB來模擬這樣一個接口，電路圖如下：

根據manual的介紹，我們可以通過指令來通過這個接口首發數據。Mircroblaze提供了這一接口的控制器，官網上也有著一接口的VHDL語言Demo。所以原理內容本人就不再贅述，主要還是注意串行異步通信協議，如下圖所示。

道理很簡單，但是這個Demo筆者卻研究了很久時間，因為我一直使用Verilog語言，VHDL語言和Verilog區別還是挺大的，為了方便其他使用Verilog研究本Demo，筆者現將Xilinx網站上的GPIO_UART Demo改寫為Verilog。

該Demo采用單工方式，開發板最為發送器，PC最為接收器。同時，該Demo還兼具了按鍵消抖，7段數碼管顯示等模塊，筆者也進行了改寫，但此處不做詳細介紹。

由于該源代碼注解較為詳細，現僅將功能介紹：其實由switch控制led顯示，同時switch[0]作為系統復位端。五個按鍵的中間按鍵也可作為復位端。程序燒錄后，啟動系統，系統將自動向PC發送27個16位字符串；當按其他按鍵時，開發板也將向PC發送24個16位字符串。字符串內容相同，但數據不同。其中筆者認為該程序按鍵消抖部分不是很好，但是本人并未修改，畢竟只是改寫人家的源代碼。Xilinx官網的大部分都是VHDL程序，看起來真的是很費力，希望對感興趣的同學有幫助吧。

2.程序源代碼介紹

其中，筆者使用IPcore生成rom，按鍵發送和初始發送的數據內容相同，但長度不同，作為測試依據。源碼打包在最后面。

3.實驗截圖
（1）狀態機截圖

圖1 頂層文件狀態機

圖2 子層狀態機

（2）測試截圖
驗證工具為網上下載的小工具——串口調試器。打開該工具前需要保證開發板已經與PC相連，否則無法找到串口COM3。測試前，別忘記將選擇串口選為COM3，波特率9600，數據位8，校驗位無，停止位1，單擊打開串口即可測試。如圖。