基于FPGA的RS232异步串行口IP核设计

2．5 接收模块设计

　　接收模块也分为空闲、检测起始位、移位等3种模式。如图4所示。首先捕捉起始位，在 mclkx16时钟下不断检测从rx端输入数据的起始位，当检测到起始位后，接收模块由空闲模式转换为移位模式，并且16分频mclkx16产生 rxclk波特率时钟。此时rxclk时钟的上升沿位于串行数据每一位的中间，这样接下来的数据在每一位的中点采样。然后由rxclk控制在上升沿将数据位写入移位寄存器rgr的rsr[7]位，并且rsr右移1位，依次将8位数据全部写入rsr，并且停止产生rxclk波特率时钟。判断奇偶校验、帧结构和溢出标志正确后，rsr寄存器中的数据写入rhr数据锁存寄存器中，最后由8位数据总线输出转换完成的数据。

　　接收模块部分VHDL程序如下：

3 硬件电路设计

　　UARTIP核设计完成后需要嵌入FPGA系统中才能运行，该系统选用Xilinx公司Spartan-IIE XC2S50型FPGA和与其配套的EPROM XC18V01组成，如图5所示。该系统已实现设计要求的功能，实现IP核的验证。

　　4 结果分析

　　程序经仿真验证后，须综合生成IP核并嵌人FPGA中。使用Xilinx公司的Xilinx ISE工具综合UART模块，FPGA选用Xilinx公司Spartan-IIE XC2S50，系统时钟40 MHz。经Xil-inx ISE后，资源使用结果如表1所示。表明使用少量FPGA的Slice和LUT单元就可生成UART核，节省资源UART核可灵活分成接收和发送两部分，可根据需要选择使用。节省系统资源；一些控制标志字也可根据需要自行删减和扩充。最后将集成有UART核的FPGA数据采集系统与测试台进行异步串行通信实验，检测通信数据表明使用UART核传输数据稳定可靠。

　　5 结束语

　　数据采集系统经常采用UART异步串行通信接口作为系统的短距离串行通信。相对于传统的UART器件来说，把具有UART功能的IP核集成在FPGA中的更有利于提高数据采集系统的可靠性和稳定性，减小电路板面积。该系统设计的UART IP核通过仿真验证，经综合、编译、嵌入FPGA，成功实现系统通信。