【紫光同创盘古PGX-Nano教程】——（盘古PGX-Nano开发板/PG2L50H_MBG324第六章）串口收发实验例程

二：实验要求
串口通信时波特率设置为115200bps，数据格式为1位起始位、8位数据位、无校验位、1位结束位。板子1s向串口助手发送一次ASCII码显示的“www.meyesemi.com”，通过串口助手向板子以十六进制形式发送数字（00~FF），LED以二进制显示亮起。






三：实验原理
串口原理
从下图我们可以看到标准串口接口是9根线，具体含义如下：

数据线：
TXD（pin3）：串口数据输出(TransmitData)
RXD（pin2）：串口数据输入(ReceiveData)
握手：
RTS（pin7）：发送数据请求(RequesttoSend)
CTS（pin8）：清除发送(CleartoSend)
DSR（pin6）：数据发送就绪(DataSendReady)
DCD（pin1）：数据载波检测(DataCarrierDetect)
DTR（pin4）：数据终端就绪(DataTerminalReady)
地线：
GND（pin5）：地线
其它：
RI（pin9）：铃声指示
通常我们用RS232串口仅用到了9根传输线中的三根：TXD，RXD，GND。但是对于数据传输，双方必须对数据传输采用使用相同的波特率，约定同样的传输模式（传输架构，握手条件等）。尽管这种方法对于大多数应用已经足够，但是对于接收方过载的情况这种使用受到限制。
RS232的串口连接方式：

串口传输协议如下：

起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。
数据位：可以是5~8位逻辑”0”或”1”。如ASCII码（7位），扩展BCD码（8位）。
校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)。
停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。
空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。
波特率：uart中的波特率就可以认为是比特率，即每秒传输的位数(bit)。一般选波特率都会有9600,19200,115200等选项。其实意思就是每秒传输这么多个比特位数(bit)。
引入波特率的概念后可得到串口的传输节奏如下：

串口传输步骤
串口发送流程

串口接收流程

串口发送字符
从前面串口协议中可以了解到串口每次传输可以以有5～8bit数据，在计算机中字符通常用ASCII码（7bit）表示，所以字符的发送可以用ASCII码发送。
查询ASCII码表格可得到：“www.meyesemi.com”用到的字符对应ASCII码；







四：实验源码设计
从实验目的分析可将实验做如下划分：

从原理上分析波特率的计算是一个计数器，发射和接收可复用，我们在设计时为保持TX，或RX的完整性，故将波特周期计数器集成在各自模块内部；
上述分析仅仅搭建好PGX-Nano的与PC通信的桥梁UART，传输的数据没有体现。故而需要增加发送数据模块，与接收数据模块；

串口发射模块设计
目标：接收到一个发送命令信号时，将data[7:0]->依次发出{start,data[0:7],stop}共10bit数据（无校验位，停止位1bit）；
有两种方法可以将一个并行数据串行化；
方法一：通过bit计数与baud计数控制移位输出；


方法二：通过bit计数与baud计数控制状态跳转，在状态机中输出；


方法一的module如下：






方法二的module设计如下：








串口接收模块设计
串口接收模块是发射模块的逆过程，设计思路区别不大，但是有如下几点需要注意：
1.接收开始信号，当rx下降沿到来后保持几个时钟周期的低电平，表明进入接收start；
2.接收数据提取位置，前面讲发射的时候都是在波特周期开始的位置变更数据，接收数据提取时需要在rx稳定时刻取数，去波特周期的中间位置取数；
3.最终输出数据锁存，在最后1bit存入寄存器后需要对接收数据锁存，并在之后需要给出数据使能信号，表示输出数据有效；
Module设计如下：








串口发射控制模块设计
目标：产生1S间隔的触发信号并输出第一个发送字节，busy的下降沿时输出下一个字节；
Module如下：






串口实验顶层模块设计
目标：板子1s向串口助手发送一次十进制显示的“www.meyesemi.com”，通过串口助手向板子以十六进制形式发送数字，LED以二进制显示亮起。Uart_data_gen模块产生一个间隔1S钟的触发信号，同时输出第一个发送字节，等待uart_tx输出的busy下降沿到来，获知uart_tx进入空闲状态可发送下一个byte时，再次给出串口发送的触发脉冲，并输出下一个字节；
Uart_rx模块接收到数据后输出一个rx_en信号（接收数据使能信号）、一组接收数据信号；接收的数据信号是锁存的，可直接点亮LED灯；
具体的module实现如下:








五：实验现象
用SSCOM串口调试工具，波特率设置为115200bps，数据格式为1位起始位、8位数据位、无校验位、1位结束位，用Type-C连接开发板与电脑后有如下现象：
实验现象一：在串口工具中每隔1S中打印一次：“www.meyesemi.com”；

实验现象二：在串口工具上以Hex格式发送55；我们可看到PGX-Nano板卡上的LED0,LED2,LED4,LED6被点亮，LED1,LED3,LED5,LED7为熄灭状态；


发送AA；我们可看到PGX-Nano板卡上的LED2,LED4,LED6,LED8被点亮，LED1,LED3,LED5,LED7为熄灭状态。


也可以试着发送其他数据（00~FF）,看一下LED灯的变化；