基于uart的rs232串口通信毕设论文

基于FPGA的RS232串口通信

摘要：

UART是设备和设备间进行通信的关键，当一个设备需要和另一个连接的设备进行通信时，通常采用数字信号，这种源自并行的信号必须转换成串行信号才能通过有线或无线传输到另一台设备。在接收端，串行信号又转换成并行信号进行处理，UART处理这种数据总线和串行口之间的串-并和并-串转换。本文所要实现的就是就是这种串-并和并-串的转换，使之能够进行数据的传输。本文介绍了用FPGA技术实现UART电路的一种方法，用VHDL进行编程，在Modelsim下进行编译及仿真等。本设计包含UART发送器、接收器和波特率发生器。

关键词：串口通信 RS232 FPGA VHDL UART

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UART is the key for equipment and devices to communicate , when a device needs to communicate with another connected device, commonly use digital signal, this signal must be converted from parallel to serial signal to pass into a wired or wireless transmission to th

曾康霖

kmipe other device.In the receiver, the serial signal is converted to parallel signal to process, UART process data between the bus and serial port string - and and and - string conversion.This article is aimed to achieve this series - and and and - string conversion to enable data transmission.This article describes the UART circuit using FPGA technology .and programming with VHDL ,compile under and simulation in Modelsim .The design includes UART transmitter, receiver and baud rate generator.

Keywords: serial communication RS232 FPGA VHDL UART

第1章引言

1.1串口通信技术

1.1-1 什么是串口通信

串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。

串行接口（Serial port）又称“串口”，主要用于串行式逐位数据传输。常见的有一般电脑应用的RS-232（使用 25 针或 9 针连接器）和工业电脑应用的半双工RS-485与全双工RS-422。

课题结题报告1.1-2串行接口规格

串行接口按电气标准及协议来分，包括RS-232-C、RS-422、RS485、USB等。 RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。USB是近几年发展起来的新型接口标准，主要应用于高速数据传输领域。

RS-232-C

也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座。自IBM PC/AT开始使用简化了的9芯D型插座。至今25芯插头座现代应用中已经很少采用。电

脑一般有两个串行口：COM1和COM2，你到计算机后面能看到9针D形接口就是了。现在有很多手机数据线或者物流接收器都采用COM口与计算机相连。

RS-422

为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS- 422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。

RS-485

为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485 标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为 TIA/EIA-485-A标准。

Universal Serial Bus（通用串行总线）

简称USB，是目前电脑上应用较广泛的接口规范，由Intel、Microsoft、Compaq、IBM、NEC、Northern Telcom等几家大厂商发起的新型外设接口标准。USB接口是电脑主板上的一种四针接口，其中中间两个针传输数据，两边两个针给外设供电。USB接口速度快、连接简单、不需要外接电源，传输速度12Mbps，新的USB 2.0可达480Mbps；电缆最大长度5米，USB电缆有4条线：2条信号线，2条电源线，可提供5伏特电源，USB电缆还分屏蔽和非屏蔽两种，屏蔽电缆传输速度可达12Mbps，价格较贵，非屏蔽电缆速度为1.5Mbps，但价格便宜；USB通过串联方式最多可串接127个设备；支持热插拔。最新的规格是USB 3.0。

RJ-45接口

是以太网最为常用的接口，RJ45是一个常用名称，指的是由IEC (60)603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置（8针）的模块化插孔或者插头。

1.1-3串口通信的原理

串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并

行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如湿地松粉蚧IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：

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