UART接收器
由于串行数据帧和接收时钟是异步的,由逻辑1转为逻辑0可以被视为一个数据帧的起始位。
然而,为了避免毛刺影响,能够得到正确的起始位信号,必须要求接收到的起始位在波特率时钟采样的过程中至少有一半都是属于逻辑0才可认定接收到的是起始位。由于内部采样时钟bclk周期(由波特率发生器产生)是发送或接收波特率时钟频率的16倍,所以起始位需要至少8个连续bclk周期的逻辑0被接收到,才认为起始位接收到,接着数据位和奇偶校验位将每隔16个bclk周期被采样一次(即每一个波特率时钟被采样一次)。
如果起始位的确是16个bclk周期长,那么接下来的数据将在每个位的中点处被采样。
UART接收器的接收状态机
接收状态机一共有5个状态: R_START(等待起始位);R_CENTER(求中点);
R_WAIT(等待采样);R_SAMPLE(采样);R_STOP(停止位接收)。 R_START状态
当UART接收器复位后,接收状态机将处于这一个状态。
在此状态,状态机一直在等待RXD的电平跳转,从逻辑1变为逻辑0,即起始位,这意味着新的一帧UART数据帧的开始,一旦起始位被确定,状态机将转入R_CENTER状态。
状态图中的RXD_SYNC信号是RXD的同步信号,因为在进行逻辑1或逻辑0判断时,不希望检测的信号是不稳定的,所以不直接检测RXD信号,而是检测经过同步后的RXD_SYNC信号。 R_CENTER状态
对于异步串行信号,为了使每一次都检测到正确的位信号,而且在较后的数据位检测时累计误差较小,显然在每位的中点检测是最为理想的。
在本状态,就是由起始位求出每位的中点,通过对bclk的个数进行计数(RCNT16),但计数值不是想当然的“1000”,要考虑经过一个状态,也即经过了一个bclk周期,所希望得到的是在采样时1/2位。
另外,可能在R_START状态检测到的起始位不是真正的起始位,可能是一个偶然出现的干扰尖脉冲(负脉冲)。这种干扰脉冲的周期是很短的,所以可以认为保持逻辑0超过1/4个位时间的信号一定是起始位。 R_WAIT状态
当状态机处于这一状态,等待计满15个bclk,在第16个bclk是进入R_SAMPLE状态进行数据位的采样检测,同时也判断是否采集的数据位长度已达到数据帧的长度(FRAMELEN),如果到来,就说明停止位来临了。
FRAMELEN在设计时是可更改的(使用了Generic),在本设计中默认为8,即对应的UART工作在8位数据位、无校验位格式。 R_SAMPLE状态
即数据位采样检测,完成后无条件状态机转入R_WAIT状态,等待下次数据位的到来。 R_STOP状态
无论停止位是1还是1.5位,或是2位,状态机在R_STOP不具体检测RXD,只是输出帧接收完毕信号(REC_DONE<=‘1’),停止位后状态机转回到R_START状态,等待下一个帧的起始位。
补充:
接收模块的作用是把收到的串行数据转换成并行数据进行输出,并判断收到的数据是否有错。接收模块的引脚如图4所示,各引脚功能见表2。
接收器进入准备接收数据状态,不断监视串行输入线RXD端,如果出现低电平,立刻启动起始位检测电路进行确认,一旦确认为接收到正确的起始位,则以波特率作为采样时钟,对每个数据位的中间位置采样一次,并把采样到的信息以移位方式送人接收移位寄存器RSR。接收到一帧数据位后,把串行数据转化成并行数据,并进行奇偶校验、停止位、中止态的检查。接收完毕后,DAT_READ置1。
接收模块功能仿真

