Wishbone總線接口模塊將UART IP核與微機系統(tǒng)相連。該模塊提供Wishbone Master和Wishbone Slave接口。

　　Wishbone總線接口模塊的主要功能如下：

　　(1)提供UART IP核與其他設備的接口，如存儲器或者主機的接口。

　　(2)包含緩沖描述符(儲存于內(nèi)部RAM)。

　　(3)包含信號在主機時鐘、發(fā)送時鐘和接收時鐘之間的同步邏輯。

　　(4)發(fā)送功能。讀取發(fā)送緩沖描述符，讀取數(shù)據(jù)到發(fā)送FIFO并開始發(fā)送，其后將發(fā)送狀態(tài)寫到發(fā)送緩沖描述符。

　　(5)接收功能。讀取接收緩沖描述符，將獲得的字節(jié)寫入接收FIFO，其后通過Wishbone Muter接口與微機系統(tǒng)進行通信。最后，將接收狀態(tài)寫到接收緩沖描述符。

　　當處理器需要串行發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將數(shù)據(jù)以包的形式存儲于主存儲器中，然后將存儲的所有包的起始地址、目的地址、長度以及發(fā)送控制信息寫入發(fā)送描述符中。

　　Wishbone接口模塊讀取到一個非空的發(fā)送描述符后即發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送的數(shù)據(jù)要通過Wishbone接口邏輯訪問位于總線上的主存儲器，讀取到的數(shù)據(jù)首先放到發(fā)送FIFO中，其后再通過發(fā)送控制和同步邏輯與數(shù)據(jù)發(fā)送模塊進行握手，將數(shù)據(jù)從TX_O端口串行發(fā)送出去。

　　當接收數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)由RX_I端口串行地移入接收FIFO中，每收滿8位數(shù)據(jù)就移入接收保持寄存器，然后通過Wishbone總線并行傳輸給處理器核。

　　2.2 數(shù)據(jù)接收模塊設計

　　由于外部信號是通過異步串行的形式傳輸，因此當接收端口檢測到一個由高到低的數(shù)據(jù)就被視為一個幀的起始位。為了避免接收信號的噪聲而產(chǎn)生的不正確的數(shù)據(jù)，檢測到的起始位時鐘至少要低于50%的波特率時鐘。接收模塊一旦接收到有效的起始位，就將通過RS232標準的波特率對數(shù)據(jù)位和校驗位進行采樣。

　　設計采用接收狀態(tài)機控制整個模塊的接收過程。接收狀態(tài)機可分為5個狀態(tài)，即IDLE、RX_START、RX_DATA、CHECK、RX_STOP，它們之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，如圖3所示。

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　　IDLE狀態(tài)：當產(chǎn)生復位信號或運行至停止狀態(tài)之后，接收狀態(tài)機將復位到這種狀態(tài)。處于IDLE狀態(tài)時，它等待外部傳來的信號從高向低轉(zhuǎn)變，此時視為產(chǎn)生了一個有效的起始位。一旦有效起始位被檢測到，有限狀態(tài)機就會切換到下個狀態(tài)。

　　RX_DATA狀態(tài)：當狀態(tài)機跳轉(zhuǎn)到此狀態(tài)時，采樣每得到一位數(shù)據(jù)，就把接收到數(shù)據(jù)放到準備好的接收移位寄存器中。在設計中需要一個接收計數(shù)器來進行計數(shù)。當計數(shù)器提示數(shù)據(jù)接收已完成，則狀態(tài)機會轉(zhuǎn)入下個狀態(tài)。

　　CHECK狀態(tài)：當處于CHECK狀態(tài)時，通過對實際接收到的數(shù)據(jù)進行判斷得出實際數(shù)據(jù)的奇偶性，然后再與發(fā)送過來的數(shù)據(jù)的奇偶校驗位進行奇偶校驗。

　　如果符合，那么表示接收數(shù)據(jù)有效，可以傳入處理器;如不符，則不傳，直接丟棄數(shù)據(jù)。

　　RX_STOP狀態(tài)：無論停止位長度設定為1位或者是2位，有限狀態(tài)機總是等待1位樣本的采樣時間，然后抽樣停止位。只要一個邏輯采樣停止位被檢測到，數(shù)據(jù)接收模塊就不會去檢查是否停止位的配置出現(xiàn)錯誤。此時，有限狀態(tài)機將返回IDLE狀態(tài)。

　　2.3 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊設計

　　發(fā)送模塊將從處理器接收到的數(shù)據(jù)，加上起始位，奇偶檢驗位和停止位組成規(guī)定的格式后串行輸出。首先，利用緩存器FIFO存放需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，這樣處理器可以一次往FIFO中寫入多個字節(jié)的數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)時依次從FIFO中每次取出1Byte進行串行輸出。

　　設計采用發(fā)送狀態(tài)機來控制整個模塊的發(fā)送過程。發(fā)送狀態(tài)機由以下5個狀態(tài)組成：IDLE、TX_START、TX_DATA、CHECK、TX_STOP，它們的轉(zhuǎn)移關(guān)系如圖4所示。

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　　IDLE狀態(tài)：在沒有接收到將要發(fā)送的數(shù)據(jù)時，發(fā)送模塊一直處于該狀態(tài)，此刻一直保持發(fā)送模塊的數(shù)據(jù)位為高，當?shù)玫街鳈C發(fā)出的工作信號時，發(fā)生狀態(tài)跳轉(zhuǎn)，進入下個狀態(tài)。

　　TX_START狀態(tài)：發(fā)送模塊會先發(fā)送一個數(shù)據(jù)“0”，作為起始位。起始位傳送完畢后，轉(zhuǎn)入下個狀態(tài)。

　　TX_DATA狀態(tài)：發(fā)送完起始位后，接著發(fā)送由主機傳來的有效數(shù)據(jù)。首先把數(shù)據(jù)存入模塊內(nèi)的移位寄存器中，利用移位寄存器實現(xiàn)并行輸入到串行輸出的轉(zhuǎn)換。同時計數(shù)器開始計數(shù)，在發(fā)送完8位數(shù)據(jù)后，計數(shù)器清零，F(xiàn)SM隨即跳入下個狀態(tài)。

　　CHECK狀態(tài)：當狀態(tài)機處于這個狀態(tài)，最后1位數(shù)據(jù)仍然在傳輸。傳輸完成時，狀態(tài)機將判斷校驗位。如果校驗位無誤，則進入下個狀態(tài)。

　　TX_STOP狀態(tài)：在此狀態(tài)下，根據(jù)發(fā)送模塊的采樣結(jié)果，將設置相關(guān)中斷和狀態(tài)位。發(fā)送完畢后，狀態(tài)機返回IDLE狀態(tài)。