UART收发器.ppt

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1、UART收发器导师:答辩人:专业:微电子论文框架研究背景课题方向论文要点结论1234研究背景20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，同时也使现代电子产品的性能进一步的提高，特别是微电子技术的进步，使大规模集成电路加工技术，即半导体工艺技术获得了极大的进步，这在极大程度上推动了计算机的快速发展，特别是微型计算机和便携式计算机，已经出现在人类社会的每一个角落。伴随着计算机一起发展起来的还有众多名目繁多的外部设备。研究背景随着外部设备种类的不断增加、技术的不断进步和功

2、能的不断完善，外部设备与计算机的通信技术也日渐受到挑战，也得到了越来越多重视。知道数据在设备的内部和PC的内部往往都是并行传送的，因为这样可以提高数据的传送速率，但是如果在两个设备间进行数据的传送则情况就变得不太一样了。倘若在两个设备间，或多个设备间的数据通信，也采用并行数据通信的话，就需要多条的数据线并行传送，这样虽然传送速度是快，但传递成本也同时大大的增加了。研究背景特别是在工业应用中，要极大的考虑成本因素。为解决这不足，通常在PC与外部设备的通信中都采样串行通信方式来进行两者间的数据传输，而这其中，异步

3、串行通信又是经常用到的。串行通信中，传输接口是首先需要解决的基本问题。通用异步接收发送器简称UART，是一种应用广泛的异步串行通信的传输接口，UART也是广泛使用的串行数据传输协议，多用于短距离、低速度、低成本的微机与下位机的通讯中，它允许在串行的链路上进行全双工的通信。研究背景基本UART其实就是能实现以上的要求并对数据进行发送接收的一种常用的器件，它只需要两条信号线（TXD、RXD）就可以完成数据的相互通信，接收与发送是互不干扰的，这样就大大降低了传送费用。这篇论文在介绍UART结构和工作流程的基础之上，

4、分析UART的传输时序并利用VerilogHDL语言进行建模与仿真。重要的设计方面的细节问题在本文都得到了展现课题方向本文所介绍的UART串行通讯模块由3个子模块组成:波特率发生器、接收模块和发送模块,如图2所示。所以对UART通讯模块的实现就是对组成UART的三个子模块(即:波特率发生器、接收模块及发送模块)的实现。波特率发生器专门产生一个本地时钟信号来控制UART的接收与发送;UART接收模块的用途是接收RxD端的串行信号,并将其转化为并行数据;UART发送模块的用途是将准备输出的并行数据按照基本UART

5、帧格式转为串行数据从TxD端串行输出。课题方向正确步骤是先介绍UART硬件接口及电平转换电路，分析UART的传输时序并利用VerilogHDL语言进行建模与仿真，最后通过开发板与PC相连进行RS-232通信来测试UART收发器的正确性。但本论文仅仅进行UART收发器的仿真以及功能验证论文要点UART传输时序UART分频器UART发送模块UART接受模块UART传输时序图UART传输时序原理发送数据过程：空闲状态，线路处于高电位；当收到发送数据指令后，拉低线路一个数据位的时间T，接着数据按低位到高位依次发送，数

6、据发送完毕后，接着发送奇偶校验位和停止位（停止位为高电位），一帧资料发送结束。接收数据过程：空闲状态，线路处于高电位；当检测到线路的下降沿（线路电位由高电位变为低电位）时说明线路有数据传输，按照约定的波特率从低位到高位接收数据数据接收完毕后，接着接收并比较奇偶校验位是否正确，如果正确则通知后续设备准备接收数据或存入缓存。UART传输时序原理由于UART是异步传输，没有传输同步时钟。为了能保证数据传输的正确性，UART采用16倍数据波特率的时钟进行采样。每个数据有16个时钟采样，取中间的采样值，以保证采样不会滑

7、码或误码。一般UART一帧的数据位数为8，这样即使每个数据有一个时钟的误差，接收端也能正确地采样到数据。接收数据时序为：当检测到数据的下降沿时，表明线路上有数据进行传输，这时计数器CNT开始计数，当计数器为24=16+8时，采样的值为第0位数据；当计数器的值为40时，采样的值为第1位数据，依此类推，进行后面6个数据的采样。如果需要进行奇偶校验，则当计数器的值为152时，采样的值即为奇偶位；当计数器的值为168时，采样的值为“1”表示停止位，一帧数据接收完成。UART分频器假设数据的波特率为p，则所需时钟的频率

8、为16*p。以波特率p为115200为例，系统时钟为50MHz，则分频系数为50000000/(16*115200)=27.127，取整为27。UART发送模块UART发送模块的功能：接收到发送指令后，把数据按UART协议输出，先输出一个低电平的起始位，然后从低到高输出8个数据位，接着是可选的奇偶校验位，最后是高电平的停止位。UART发送模块原理图UART接收模块UART接收模块的功能：时时检测线路