【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

本文主要是介绍【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,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

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适用于板卡型号:

紫光同创PG2L50H_MBG324开发平台(盘古PGX-Nano)

一:盘古盘古PGX-Nano开发板简介

PGX-Nano 是一套以紫光同创 FPGA 为核心的开发板,选用紫光同创 logos2 系列 28nm 工艺的 FPGA(PG2L50H_MBG324)。集成下载器芯片,极大的便利 了用户的使用。 板卡搭载一颗容量为 2MB 的 SRAM 用于数据缓存,DAC 芯片用于产生模 拟信号进行测试验证,esp32 模组进行 WIFI、蓝牙透传;预留了丰富的扩展 IO 用于用户验证、测试外接模块电路功能,一组串口进行串行通信;同时为用户提 供基础的硬件电路资源,例如 led 灯、按键、拨码开关等。

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;

具体的module实现如下:

六: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; 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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