測試平臺：MACHXO640
可編程語言：Verilog
隨機測試：是
波特率：9600
誤碼率：<1%oooooo

目標：在xo640上實現一個簡單的Uart，能夠解析串口數據，并在寄存器中存儲，用FIFO實現數據的傳遞。那么后期可以通過開發板上的串口經CPLD訪問各種數據。比如PC=CPLD=EEPROM等等，極大方便后期的開發和調試。

因為不是實現一個完整的UART，而是其核心功能Tx、Rx，并且是被動的。參照網上實例，一個叫特權的blog。網上已經很多源代碼，可以借鑒與學習。

       下面介紹一下重點：
1、Speed波特率及采樣設置
    這里的原理是：根據實際的波特率和板卡所使用的晶振頻率，在容許的誤差范圍內（串口有一定的容錯率）進行分頻。這里強調一點，做法可以分為以下兩類：分頻與不分頻。分頻，就是采用baudrate_clock的整數倍頻率采樣；不分頻就是直接global_clock/baudrate_clock，取整，以中間采樣點作為串口電平判決點（可以3點采樣）。前者的誤差范圍可能更小，但是軟件分頻受外界影響大。這里直接采用主時鐘來采樣，探究UART的FPGA/CPLD實現。

       通過示波器得出以下結論:

1、串口發送起始位為“0”；

2、串口發送接收位為“1”；

3、數據從高→低位發送；

本機測試，結束位是1位。1位速度稍快，2位更可靠。實際傳輸是以字節為單位的，若是8bit數據，那么實際就是1+8+1=10位數據。

2、Tx發送設計
下面是接收濾波，同時可以判斷起始位下降沿：

assign neg_rs232_rx = rs232_rx2 & ~rs232_rx1;        //接收到下降沿后neg_rs232_rx置高一個時鐘周期

       FIFO數據寄存是接收的主要功能：接收到的直接存高位，移位向低位移動。

    begin                                                //接收數據處理

           if(clk_bps) begin//讀取并保存數據,接收數據為一個起始位，8bit數據，一個結束位

                  rx_data_shift <= 1'b1;

                  num <= num+1'b1;

                  if(num<=4'd8) rx_temp_data[7] <= rs232_rx;//鎖存9bit（1bit起始位，8bit數據）

           end

           else if(rx_data_shift) begin    //數據移位處理

                  rx_data_shift <= 1'b0;

                  if(num<=4'd8) rx_temp_data <= rx_temp_data >> 1'b1;    

//移位8次，第1bit起始位移除，剩下8bit正好時接收數據

                  else if(num==4'd10) begin

                         num <= 4'd0;                //接收到STOP位后結束,num清零

                         rx_data_r <= rx_temp_data;         //把數據鎖存到數據寄存器rx_data中

                  end

           end

    end

3、Rx接收設計
發送主要考慮到的是接收數據的提取和發送，特別注意的是起始位和結束位的正確賦值。以下是核心代碼：

                     if(clk_bps)      begin

                     num <= num+1'b1;

                     case (num)

                            4'd0:       rs232_tx_r <= 1'b0;             //發送起始位

                            4'd1:       rs232_tx_r <= tx_data[0];     //發送bit0

                            4'd2:       rs232_tx_r <= tx_data[1];     //發送bit1

                            4'd3:       rs232_tx_r <= tx_data[2];     //發送bit2

                            4'd4:       rs232_tx_r <= tx_data[3];     //發送bit3

                            4'd5:       rs232_tx_r <= tx_data[4];     //發送bit4

                            4'd6:       rs232_tx_r <= tx_data[5];     //發送bit5

                            4'd7:       rs232_tx_r <= tx_data[6];     //發送bit6

                            4'd8:       rs232_tx_r <= tx_data[7];     //發送bit7

                            4'd9:       rs232_tx_r <= 1'b1;                     //發送結束位

                            default: rs232_tx_r <= 1'b1;

                     endcase

注：重要的幾個問題需要說明一下
1、可以結合自己的時鐘頻率修改clk，而bps_para=clk/baud。
2、另外通過示波器可以發現，結束電平為1bit，那么num=12必須都改為10，這樣可以解決不能發送字符串的問題！
3、發送結束位必須是1，就是高電平，1bit。