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串口监视系统设计 [2018/10/22 16:14]
anran [实验原理] 		串口监视系统设计 [2018/10/22 16:24]
anran [实验现象]
行 115: 行 115:
  
 **节拍模块Baud设计实现：** **节拍模块Baud设计实现：**
 +
 节拍模块Baud的端口程序实现如下： 节拍模块Baud的端口程序实现如下：
 <code verilog> <code verilog>
行 161: 行 162:
  
 **发送模块Uart_Tx设计实现：** **发送模块Uart_Tx设计实现：**
 +
 前级电路通过tx_data_valid和tx_data_in将需要发送的数据传输进来，当tx_data_valid有脉冲信号时，tx_data_in信号为有效数据，拼接起始位和停止位后赋值给tx_data_r，同时控制节拍使能信号使能并自锁，然后等发送完10bit数据后解除使能。 前级电路通过tx_data_valid和tx_data_in将需要发送的数据传输进来，当tx_data_valid有脉冲信号时，tx_data_in信号为有效数据，拼接起始位和停止位后赋值给tx_data_r，同时控制节拍使能信号使能并自锁，然后等发送完10bit数据后解除使能。
  
行 207: 行 209:
  
 {{:​6-UART发送功能设计实现.png?​600|UART发送功能设计实现}} {{:​6-UART发送功能设计实现.png?​600|UART发送功能设计实现}}
- 
  
 **接收模块Uart_Rx设计实现：** **接收模块Uart_Rx设计实现：**
行 292: 行 293:
 ===系统总体实现=== ===系统总体实现===
  
 +刚刚学习了UART通信模块，本设计只需要使用接收功能部分设计，每一次通信都会得到一个8位数据，怎样将8位数据对应得数据显示在数码管上呢？我来先来了解一下UART接受到的8位数据与要显示数字的关系
 +
 +{{:​6-串口调试助手界面.png?​600|串口调试助手界面}}
 +
 +上图为电脑端友善串口调试助手的界面，当我们将硬件连接，在串口设置串口选定串口对应的端口，并按上图配置波特率、数据位、校验位、停止位、流控等，点击开始建立连接，接下来我们就可以在串口发送窗口输入要发送的数据，点击发送后数据传输出去。在发送设置有两个选项：ASCII和Hex ，
 +  * 当选择ASCII的时候，通过UART发出的数据是数据窗口中字符的ASCII码值，每个字符的ASCII码值都是8位数据，所以窗口中字符数量与UART传输的次数是相等的，同时数字的值与ASCII码值相差48，例如数字0的ASCII码值为48。
 +  * 当选择Hex的时候，通过UART发出的数据（必须是16进制数据）就是数据窗口中的数据本身，这样每次UART传输都会发送两个数字，如果只发送一个数字，则高位补零组成8位数据，例如发送数字1，实际UART传输的数据为8‘h01。
 +
 +我们设计一个32位的移位寄存器对应8位数码管，按照BCD码格式每4位表示一个数字，每次接收到UART数据都存到移位寄存器中，同时控制数码管显示相应的数码管位，Decoder程序实现如下：
 +<code verilog>
 +`ifdef HEX_FORMAT //​如果用define定义过HEX_FORMAT
 + //​采用16进制格式，接收到的数据等于数值本身
 + wire [7:0] seg_data_r = rx_data_out;​
 +
 + //​移位寄存器，对应8位数码管数据BCD码
 + always @ (posedge rx_data_valid or negedge rst_n) begin
 + if(!rst_n) seg_data <= 1'b0;
 + else seg_data <= {seg_data[23:​0],​seg_data_r};​
 + end
 +
 + //​移位寄存器，对应8位数码管数据显示使能
 + always @ (posedge rx_data_valid or negedge rst_n) begin
 + if(!rst_n) data_en <= 1'b0;
 + else data_en <= {data_en[5:​0],​2'​b11};​
 + end
 +`else
 + //​采用字符格式，接收到的数据为字符ASCII码值，与数字值相差48
 + wire [7:0] seg_data_r = rx_data_out - 8'd48;
 +
 + //​移位寄存器，对应8位数码管数据BCD码
 + always @ (posedge rx_data_valid or negedge rst_n) begin
 + if(!rst_n) seg_data <= 1'b0;
 + else seg_data <= {seg_data[27:​0],​seg_data_r[3:​0]};​
 + end
 +
 + //​移位寄存器，对应8位数码管数据显示使能
 + always @ (posedge rx_data_valid or negedge rst_n) begin
 + if(!rst_n) data_en <= 1'b0;
 + else data_en <= {data_en[6:​0],​1'​b1};​
 + end
 +`endif
 +</​code>​
 +
 +上面程序中`ifdef……`else……`endif语句为预编译指令，与C预演类似。如果我们使用串口助手Hex(16进制)格式发送数据，需要在程序中使用define定义参数HEX_FORMAT，如果使用ASCII格式发送数据，则不需要定义。
 +
 +<code verilog>
 +`define HEX_FORMAT //​串口助手使用Hex格式发送时定义HEX_FORMAT，否则不定义
 +</​code>​
 +
 +综合后的设计框图如下：
 +
 +{{:​6-系统-RTL设计框图.png?​800|RTL设计框图}}
  
  
行 306: 行 359:
  
 ====实验现象==== ====实验现象====
 +
 +使用两根Micro-USB线同时连接核心板和底板的USB接口，将程序下载到FPGA中，数码管处于不显示的状态，打开电脑上的串口调试助手，按照前面图片配置相应参数，在数据发送窗口输入数字，点击发送观察底板数码管的变化，重新输入数字，点击发送再次观察底板数码管的变化。