Cum să creați un transmițător UART simplu în Verilog HDL

Introducere

Majoritatea transmițătorilor UART pe care i-am găsit online sunt prea complecși și greu de înțeles. În acest articol vom explica conceptele de bază și vom prezenta un exemplu de cod pentru a construi unul simplu în Verilog HDL.

Componentele esențiale

1. Divider de ceas (counter) – determină viteza de transmitere (baud rate). Clacul se face prin împărțirea frecvenței ceasului FPGA la baud rate.
2. Registru de deplasare (shift register) – conține bitul de start, datele, bitul de paritate (opțional) și bitul de stop.
3. Diagramă de stare – modelează comportamentul dispozitivului. Pentru un transmițător avem două stări principale: IDLE și TRANSMITTING.

Diagramă de stare

În starea IDLE transmițătorul așteaptă semnalul de start. Când datele sunt gata, trece în starea TRANSMITTING, unde transmite bit cu bit până la finalul unui pachet.

Calcularea parametrilor

Exemplu: pentru un baud rate de 9600 și un ceas FPGA de 50 MHz, counter = 50 000 000 / 9600 ≈ 5208.

Un registru tipic cu 8 biți de date, bit de start, bit de paritate și bit de stop totalizează 11 biți.

Codul final

Codul Verilog respectă pașii descriși: inițializare, calcul counter, implementarea diagramei de stare și manipularea registrului de deplasare. Acesta poate fi încărcat pe FPGA și comunicat cu un alt dispozitiv UART, Windows HyperTerminal sau orice altă interfață serială.

Simulare și testare

Este recomandat să creați un testbench care să verifice corectitudinea transmisiei, simulând semnalele de ceas și datele de intrare.

Concluzii

Acest transmițător UART simplu poate fi extins și adaptat pentru diverse aplicații. Dacă aveți întrebări sau observații, lăsați un comentariu.

Notă de sfat

Transmițătorul și receptivul trebuie să utilizeze același baud rate pentru o comunicare corectă.