標(biāo)準(zhǔn)的ＲＳ２３２接口常采用ＤＢ－９連接器，其有２根數(shù)據(jù)線，６根控制線，１根信號地線。本文設(shè)計(jì)的ＵＡＲＴ符合ＲＳ２３２串行通信標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際中，ＲＳ２３２標(biāo)準(zhǔn)中諸多控制信號使用較少，故文中的ＵＡＲＴ只使用其中的３根信號線，即ＴＸＤ、ＲＸＤ和信號地，這也是很多微處理器ＵＡＲＴ模塊所采用的信號線。

ＵＡＲＴ屬于異步通信接口，通信雙方需約定好波特率。國際上規(guī)定了一系列標(biāo)準(zhǔn)的波特率，如９?。叮埃埃猓?、１９　２００ｂ／ｓ、１１５?。玻埃埃猓蟮取＃眨粒遥悦恳粩?shù)據(jù)幀，依次由起始位（１位）、數(shù)據(jù)位（５～８位），奇偶校驗(yàn)位（可選的１位）以及停止位（１～２位）組成。其中數(shù)據(jù)位部分是從最低位先開始傳送的；奇偶校驗(yàn)位是對１幀數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)部分和校驗(yàn)位計(jì)算，使‘１’的個(gè)數(shù)滿足奇數(shù)個(gè)或偶數(shù)個(gè)。當(dāng)ＵＡＲＴ空閑時(shí)，收發(fā)引腳ＲＸＤ與ＴＸＤ均是高電平。一旦需要發(fā)送數(shù)據(jù)，則首先向ＴＸＤ引腳輸出低電平作為起始位，表示１幀數(shù)據(jù)的開始。而在接收數(shù)據(jù)時(shí)，檢測到起始位將啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)接收流程。

２　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的ＵＡＲＴ通信接口主要由波特率產(chǎn)生模塊、發(fā)送模塊、接收模塊以及微處理器接口模塊組成。各模塊使用ＶＨＤＬ語言來表述，模塊之間的信號連接是通過頂層文件中的元件例化語句實(shí)現(xiàn)。

整個(gè)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的ＵＡＲＴ通信模塊主要功能如下：
１）實(shí)現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
２）停止位可設(shè)置（１位或２位）。

３）可設(shè)置是否啟用奇偶校驗(yàn)功能，以及校驗(yàn)?zāi)Ｊ皆O(shè)置即選擇奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)。

４）波特率可配置。標(biāo)準(zhǔn)的波特率系列中從９?。叮埃啊保保怠。玻埃埃猓缶稍O(shè)置，同時(shí)還支持自定義的波特率。
５）設(shè)計(jì)了微處理器接口，通過接口可訪問ＵＡＲＴ內(nèi)部寄存器，配置ＵＡＲＴ參數(shù)，讀寫收發(fā)數(shù)據(jù)。

該ＵＡＲＴ 通信接口包含２ 個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器（ＴｘＨｏｌｄｅｒ和ＲｘＨｏｌｄｅｒ）、３ 個(gè)控制寄存器（ＵａｒｔＣｏｎ、ＵａｒｔＢａｕｄ及ＵａｒｔＩｎｔＥｎ）、３ 個(gè)狀態(tài)寄存器（ＵａｒｔＳｔａｔｅ、ＵａｒｔＥｒｒｏｒ、ＵａｒｔＩｎｔＰｅｎｄ）?？紤]到需要在線更新ＵＡＲＴ參數(shù)，設(shè)計(jì)ＵａｒｔＣｏｎ與ＵａｒｔＢａｕｄ為雙緩沖寄存器。第一級緩沖用于存儲(chǔ)外部處理器寫入的配置數(shù)據(jù)，第二級緩沖即用于設(shè)置ＵＡＲＴ內(nèi)核。當(dāng)ＵＡＲＴ內(nèi)核空閑時(shí)，才將第二級緩沖內(nèi)容更新為第一級緩沖內(nèi)容，防止破壞收發(fā)中的數(shù)據(jù)。

３?。眨粒遥愿髂K的設(shè)計(jì)

下面詳細(xì)介紹ＵＡＲＴ各模塊的設(shè)計(jì)思路和方法，同時(shí)給出了主要模塊的行為仿真時(shí)序圖。

３．１　波特率發(fā)生模塊

波特率發(fā)生模塊的作用是產(chǎn)生ＵＡＲＴ工作所需的時(shí)鐘信號，其頻率定為實(shí)際波特率的１６倍。波特率發(fā)生模塊本質(zhì)是１個(gè)可預(yù)置初值的計(jì)數(shù)器，每當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)置值時(shí)輸出高電平，其余值輸出低電平。

３．２　發(fā)送模塊

發(fā)送模塊按照用戶設(shè)置，將ＴｘＨｏｌｄｅｒ中的并行數(shù)據(jù)串行發(fā)送出去，其核心為１個(gè)有限狀態(tài)機(jī)，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖２所示。

１）Ｉｄｌｅ狀態(tài)
當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位之后，發(fā)送狀態(tài)機(jī)即進(jìn)入此狀態(tài)。若不向發(fā)送緩沖器寫入數(shù)據(jù)，那么ＴｘＤａｔａＶａｌｉｄ為低電平，表示發(fā)送緩沖器空，狀態(tài)機(jī)始終在此狀態(tài)循環(huán)等待，ＴＸＤ引腳輸出高電平。

２）Ｓｔａｒｔ狀態(tài)
一旦向發(fā)送緩沖器ＴｘＨｏｌｄｅｒ 中寫入數(shù)據(jù)，ＴｘＤａｔａＶａｌｉｄ即變?yōu)楦唠娖?。狀態(tài)機(jī)由Ｉｄｌｅ狀態(tài)切換到Ｓｔａｒｔ狀態(tài)，ＴＸＤ輸出低電平，輸出起始位。

３）Ｓｈｉｆｔ狀態(tài)
１位波特時(shí)間過后，狀態(tài)機(jī)無條件的轉(zhuǎn)換到Ｓｈｉｆｔ狀態(tài)，即使能發(fā)送移位寄存器，開始將并行數(shù)據(jù)逐位右移，實(shí)現(xiàn)并串轉(zhuǎn)換并輸出到ＴＸＤ。當(dāng)輸出的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)達(dá)到Ｄａｔａｂｉｔ設(shè)定的數(shù)據(jù)位寬時(shí)，便轉(zhuǎn)換到Ｐａｒｉｔｙ或者Ｓｔｏｐ＿１ｂｔ狀態(tài)，否則仍轉(zhuǎn)換到該狀態(tài)。

４）Ｐａｒｉｔｙ狀態(tài)
若數(shù)據(jù)位部分發(fā)送完畢，且奇偶校驗(yàn)使能位ＰａｒｉｔｙＥｎ＝‘１’時(shí)，則轉(zhuǎn)換到該狀態(tài)。該狀態(tài)下，根據(jù)已發(fā)送的數(shù)據(jù)和選擇的校驗(yàn)?zāi)Ｊ剑l(fā)送校驗(yàn)位。

５）Ｓｔｏｐ＿１ｂｉｔ狀態(tài)
無論停止位為１位還是２位，都先轉(zhuǎn)換到Ｓｔｏｐ＿１ｂｉｔ狀態(tài)，先輸出１位停止位。由該狀態(tài)轉(zhuǎn)換下一狀態(tài)時(shí)，次態(tài)會(huì)有多種情況。若設(shè)置了ｓｔｏｐｂｉｔ為‘１’即選擇２位停止位時(shí)，次態(tài)為ｓｔｏｐ＿２ｂｉｔ；若ｓｔｏｐｂｉｔ為‘０’且發(fā)送緩沖器為空時(shí)，次態(tài)即轉(zhuǎn)換到ｉｄｌｅ狀態(tài)，否則轉(zhuǎn)換到ｓｔａｒｔ狀態(tài)開始新一輪的數(shù)據(jù)發(fā)送。

６）Ｓｔｏｐ＿２ｂｉｔ狀態(tài)
若選擇２位停止位時(shí)，才會(huì)進(jìn)入此狀態(tài)。持續(xù)１個(gè)波特時(shí)間后，根據(jù)ＴｘＤａｔａＶａｌｉｄ狀態(tài)，進(jìn)入Ｉｄｌｅ狀態(tài)待命，或進(jìn)入Ｓｔａｒｔ狀態(tài)開始新１輪的數(shù)據(jù)發(fā)送。

發(fā)送模塊的行為仿真時(shí)序圖如圖３所示。其ＵＡＲＴ參數(shù)設(shè)置為偶校驗(yàn)、８位數(shù)據(jù)位和１位停止位。ｔｘｃｌｋ為發(fā)送采樣時(shí)鐘信號，在該信號的上升沿，發(fā)送狀態(tài)機(jī)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，同時(shí)數(shù)據(jù)被送到ＴｘＯｕｔ（ＴＸＤ）引腳。圖中ＴｘＯｕｔ輸出的數(shù)據(jù)為“００１００１１００１１”，去掉起始位、校驗(yàn)位和停止位后即為待發(fā)送的數(shù)據(jù)０ｘ３２。由仿真所得發(fā)送模塊的時(shí)序圖可知，該模塊各信號仿真結(jié)果正確無誤。