嵌入式UART接口模块的设计

3　UART顶层模块的仿真测试

　　将上述各个模块的VHDL代码生成原理图符号，并在原理图编辑工具中将各个模块连接起组成1个完整的UART模块。为了验证UART模块的正确性，对UART的发送过程和接收过程分别进行了波形仿真。

　　为便于观察波形，波特率产生器设置为4个系统时钟产生一个完整的波特率时钟。图9是UART模块接收过程的仿真波形图。

图9　UART数据接收过程的仿真波形图

　　由仿真波形图可以看出，接收端RxD上的数据序列为0101010101,起始位‘0’后为数据位“10101010”，最后一位为停止位‘1’。在10个波特率时钟之后，UART发出1个接收完成信号recv=‘1’，并在数据输出端“new_data”将接收的数据输出给后续数据处理模块。由于发送数据时首先发送数据的最低位，因此接收的数据应为“01010101”，将光条放置数据输出端“new_data”的数据输出波形上，可以从数据栏看到此时数据输出端new_data=“01010101”，UART数据接收功能完全正确。

　　图10为UART发送过程仿真波形。由图可以看出，send=‘1’后待发送数据为“01010101”，将待发送数据加上起始位和停止位，并从最低位开始发送，则发送端txd上的数据序列为“0101010101”，发送停止位后，发送结束信号send_over=‘1’。图10证明UART数据发送功能完全正确。

图10　UART数据发送过程的仿真波形图

　　4　结语

　　介绍了UART在可编程逻辑器件FPGA上的实现，并通过实际电路验证了设计的功能，使用FPGA不仅可以方便地用串口协议与PC机进行串行通信，而且扩展了板级系统的接口功能。应用在可编程器件FP2GA内部，可以很大程度地减少电路板的使用面积，并提高系统的稳定性和可编程性。