UART,全称Universal Asynchronous Receiver and Transmitter,是通用异步收发传输器,是微处理器与外部设备间常用的一种串行通信接口。在数字电路和嵌入式系统设计中,UART扮演着至关重要的角色,它能以较低的硬件成本实现设备间的通信。 UART的工作原理主要包括以下几个部分: 1. **数据帧格式**:UART的数据帧通常由起始位(低电平)、数据位(8位或更多)、奇偶校验位(可选)和停止位(1位或2位高电平)组成。数据位是实际传输的信息,可以是0或1的序列。 2. **波特率**:UART通信的速度由波特率决定,即单位时间内传输的位数。波特率可以通过硬件设置或者软件配置来调整,常见的波特率有9600、19200、38400等。 3. **异步通信**:UART通信是异步的,意味着发送端和接收端无需共享时钟信号,而是通过数据帧的开始和结束位来同步数据传输。 4. **中断和DMA**:UART通常支持中断和直接内存访问(DMA)两种数据传输方式。中断模式下,当数据传输完成或发生错误时,UART会向CPU发送中断请求;DMA模式则允许数据直接在UART和内存之间传输,减少CPU参与。 5. **奇偶校验**:奇偶校验位用于检测数据传输中的错误,根据设定,可以使数据位总数为奇数或偶数。接收端会检查接收到的校验位是否正确,如果发现错误,可能会通知发送端重新发送数据。 6. **流控制**:UART还可以支持硬件和软件流控制。硬件流控制通常使用RTS(Request To Send)和CTS(Clear To Send)信号来控制数据传输的开始和暂停;软件流控制则依赖于xon/xoff字符。 在VHDL中实现UART,需要编写以下模块: 1. **波特率发生器**:这个模块生成所需的波特率时钟,通常使用分频器实现。 2. **UART发送器**:接收并处理待发送的数据,包括添加起始位、数据位、奇偶校验位和停止位,然后将它们转换成串行形式输出。 3. **UART接收器**:检测起始位,接收串行数据,校验数据,并去除起始位、停止位和可能的奇偶校验位,最终提供给用户数据。 4. **控制逻辑**:处理中断请求、流控制信号以及错误检测。 压缩包中的`code.urat`可能是VHDL代码文件,包含了UART的实现细节。该文件可能定义了上述各模块,并提供了必要的配置选项,如波特率、数据位数、校验类型等。在实际应用中,这个代码可以被综合到FPGA或ASIC中,实现硬件级别的UART功能。 为了使用这个代码,你需要了解VHDL编程,理解代码结构,以及如何在相应的开发环境中编译和仿真。如果你正在设计一个嵌入式系统,UART的VHDL实现将帮助你实现与其他设备的串行通信。
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