嵌入式UART接口模块的设计

引言

在计算机的数据通信中，外设一般不能与计算机直接相连，它们之间的信息交换主要存在以下问题：

（1）速度不匹配。外设的工作速度和计算机的工作速度不一样，而且外设之间的工作速度差异也比较大。

（2）数据格式不匹配。不同的外设在进行信息存储和处理时的数据格式可能不同，例如最基本的数据格式可分为并行数据和串行数据。

（3）信息类型不匹配。不同的外设可能采用不同类型的型号，有些是模拟信号，有些是数字信号，因此采用的处理方式也不同。

为了解决外设和计算机之间的信息交换问题，即需要设计一个信息交换的中间环节接口。UART控制器是最常用的接口。

通用异步收发器（UniversalAsynchrONousReceiv2er/Transmitter,UART）是辅助计算机与串行设备之间的通信，作为RS232通信接口的一个重要的部分，目前大部分的处理器都集成了UART。

1 UART的数据格式

UART的数据传输格式如图1所示。

图1 UART的数据传输格式

由于数字图像亚像素在计算机中是用8位二进制表示，因此UART传输的有效数据位为8位。传输线在空闲时为高电平，因此有效数据流的开始位设为0。

接着传输8位有效数据位，先从最低位开始传送。奇偶检验位可以设置为奇检验、偶校验或者不设置校验位，由于本系统使用的传输速率不高，为了加快开发进程，减少电路面积，因此没有设计奇偶检验模块，数据流中不设奇偶检验位。最后停止位为高电平。

2 UART的基本结构

设计的UART主要由UART内核、信号检测器、移位寄存器、波特率发生器和计数器组成，如图2所示。

图2 UART基本结构

UART各个功能模块的功能如下文所述。