uart串口

　　通用異步收發傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常稱作UART，是一種異步收發傳輸器，是電腦硬件的一部分。它將要傳輸的資料在串行通信與并行通信之間加以轉換。作為把并行輸入信號轉成串行輸出信號的芯片，UART通常被集成于其他通訊接口的連結上。

　　具體實物表現為獨立的模塊化芯片，或作為集成于微處理器中的周邊設備。一般是RS-232C規格的，與類似Maxim的MAX232之類的標準信號幅度變換芯片進行搭配，作為連接外部設備的接口。在UART上追加同步方式的序列信號變換電路的產品，被稱為USART（Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）。

　　uart基本結構

　　1輸出緩沖寄存器，它接收CPU從數據總線上送來的并行數據，并加以保存。

　　uart基本結構

　　2輸出移位寄存器，它接收從輸出緩沖器送來的并行數據，以發送時鐘的速率把數據逐位移出，即將并行數據轉換為串行數據輸出。

　　3輸入移位寄存器，它以接收時鐘的速率把出現在串行數據輸入線上的數據逐位移入，當數據裝滿后，并行送往輸入緩沖寄存器，即將串行數據轉換成并行數據。

　　4輸入緩沖寄存器，它從輸入移位寄存器中接收并行數據，然后由CPU取走。

　　5控制寄存器，它接收CPU送來的控制字，由控制字的內容，決定通信時的傳輸方式以及數據格式等。例如采用異步方式還是同步方式，數據字符的位數，有無奇偶校驗，是奇校驗還是偶校驗，停止位的位數等參數。

　　6狀態寄存器。狀態寄存器中存放著接口的各種狀態信息，例如輸出緩沖區是否空，輸入字符是否準備好等。在通信過程中，當符合某種狀態時，接口中的狀態檢測邏輯將狀態寄存器的相應位置“1”，以便讓CPU查詢。

　　uart串口的調試

　　用FPGA設計了數據接收和發送模塊，FIFO模塊，此處FIFO調用的是Show-ahead模式，在下一篇博客中將會分析這個問題。

　　用串口調試工具發送數據，數據接收模塊將接收到的串行數據轉換為并行數據（串轉并），并存入FIFO中，當FIFO中的數據個數大于某個值的時候，讀出數據，通過發送模塊將并行數據轉換為串行數據（并轉串），然后就可以在串口調試工具上看到接收到的數據。

　　注意的點：

　　1、接收數據時，接收的數據因為不確定什么時候會來，所以有可能出現亞穩態，因此要進行同步處理，打兩拍。

　　2、不論是接收還是發送數據都是從低位開始的。

　　3、采數據的時侯要在數據中間取值，原因下文有講。

　　基本概念：

　　波特率與比特率？

　　波特率：單位時間內傳輸碼元的個數（碼元是攜帶數據信息的信號單元，有可能是1位的，也有可能是多位）

　　比特率：單位時間內傳輸了多少位數據

　　比特率=波特率*碼元的位數

　　因為UART數據是一位一位傳輸的，所以波特率與比特率在這里可以認為是等效的，不用過于糾結，我們就直接理解成1s傳送了多少位數據就可以了。

　　這是一個很不專業的總結，但是能很快理解二者關系。

　　常用的波特率有 9600，19200，38400等，這里用9600進行詳細講解

　　波特率位9600，則每一位數據的時間為 1s/9600=1000_000_000 ns/9600 =104166.67ns

　　因為時鐘頻率是50Mhz，因此需要104166.67ns/20ns=5208個時鐘周期。

　　這里需要注意的問題是我們的時間并不能整除，有誤差，因此設計的時候要在數據的中間取值，這樣就可以避免數據出錯。

　　UART數據傳輸格式

　　數據格式由起始位、數據位（位數可以位7、8等）、奇偶校驗位（可有可無）、停止位（接收數據時可以忽略，發送數據時必須要有停止位）

　　上面已經說過每個數據的時間為5208個時鐘周期，因此需要設計一個計數器cnt_5208

　　接收數據時為 起始位+8位數據位，即9位數，因此需要一個計數器來指示是哪一位數，cnt_bit。

　　接收數據時怎么檢測有數據要來呢？

　　空閑時刻，數據線處于高電瓶，有數據來時要發送低電平，因此我們可以利用這個特性進行一個邊沿檢測，檢測到下降沿的時候就知道有數據要來了。

　　接收數據注意的要點有哪些？

　　1、亞穩態問題：并不能確定數據什么時候來，所以為了避免出現亞穩態，我們需要對到來的數據進行同步化處理，就是簡單的打兩拍。

　　2、最好是在數據穩定的時候采集數據，所以有 clk_en =（cnt_5208 ==TIME_5208/2 -1）？ 1‘b1:1’b0，這個使能信號，可以保證在數據中間時刻采值，正確率高。

　　發送數據時 起始位0 +8位數據位 +停止位1，同樣也需要一個計數器來指示是哪一位數。

　　發送數據模塊注意的要點有哪些？

　　發送數據模塊就是把接收到的數據一位一位發出去，這時候就要設計一個rdy信號告訴外面的模塊系統是否處于工作模式，這樣可以防止數據的丟失，

　　我們一板將要發送的數據先緩存起來，然后再一位一位發出去，這樣也避免了再發送數據的時候受其他因素影響造成信息錯誤。

　　還要注意數據傳送的時候都是從低位開始。這一點很重要很重要，否則發送的數據和接收到的數據就不一樣，我是深深被傷到了，浪費了好多時間，以后要細心，不能再想當然，要遵守協議。。。。。

　　調試結果：當發送超過60字節的數據時，就會接收到數據，結果如下。

　　發送了01020304050607，即4位*14=56位數，即一次發送7字節的數據。