FPGA实验——串口发送/接收学习笔记

1. 基础知识

 1.1 波特率的概念

         波特率(Baud rate)，指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd，比特率为10位*240个/秒=2400bps。又比如每秒钟传送240个二进制位，这时的波特率为240Bd，比特率也是240bps。(但是一般调制速率大于波特率，比如曼彻斯特编码）。波特率，可以通俗的理解为一个设备在一秒钟内发送（或接收）了多少码元的数据。它是对符号传输速率的一种度量，1波特即指每秒传输1个码元符号（通过不同的调制方式，可以在一个码元符号上负载多个bit位信息），1比特每秒是指每秒传输1比特（bit）。 单位“波特”本身就已经是代表每秒的调制数，以“波特每秒”（Baud per second）为单位是一种常见的错误。

 1.2 串口发送/接收的比特率的时钟计算

         串口的比特率为9600bps时，dt = 1s/9600 = 104.1667us。即每bit数据发送的时间间隔为 dt = 104.1667us。

当 主系统时钟MCLK = 50MHz，其周期T = 0.02us。则要计数 dt/T = 104.1667/0.02 = 5208 个MCLK才发送一位（bit）)数据。

则在RS232（串口）的时钟周期 rsT = dt，要计数5208个MCLK。当时钟为方波时，只要计数5208/2 = 2604个MCLK，就翻转IO口产生需要的时钟信号。

 1.3 代码

`timescale 1ns / 1ps

module UART_BpsClkGen(
       // << input port
       mclk,                // 50MHz master clock 
       rst,                 // reset signal
       bps_startFlag,       // clk start generate flag
       // >> output port    
       bps_clk             // clk output signal
);
input   mclk,rst,bps_startFlag;
output  bps_clk;

reg[12:0] cnt_mclk = 13'd0;         // mclk counter
reg bps_clk_r = 1'b0;              // bps clk regsister

`define     BPS_CNT         (5208)
`define     BPS_CNT_HALF    (`BPS_CNT/2-1)

always @ (posedge mclk, posedge rst)
begin
    if(rst) begin
        cnt_mclk <= 13'd0;
    end
    else if(cnt_mclk > `BPS_CNT_HALF) begin
        bps_clk_r <= ~bps_clk_r;
        cnt_mclk <= 13'd0;
    end
    else begin
        cnt_mclk <= cnt_mclk + 1'b1;
    end
end

assign bps_clk = bps_clk_r&bps_startFlag;

endmodule