基于FPGA的高速實時數據采集系統(tǒng)設計
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2．2．3 UART模塊
UART即為通用異步收發(fā)器，在發(fā)送時，將并行數據轉換成為串行數據；而在接收端，是將串行數據轉換為并行數據。其傳送數據主要是以幀的形式進行傳輸的，一個基本的幀包含有一個起始位、7位或8位數據、奇偶校驗位和停止位組成，UART的結構示意圖如圖9所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/190326.htm
起始位按照習慣，線路閑置時的邏輯值一般都是1，起始標志的邏輯值為0。對于奇偶校驗位的值是所有數據位的異或結果，并且隨著數據會一起傳輸的，如果采用偶校驗，當數據中有奇數個1時，那么奇偶校驗位就設置為1；如果有偶數個1時，那么奇偶校驗位就設置為0。采用奇校驗，其結果恰恰相反。對于停止位的邏輯值，一般都是設置為0。
發(fā)送模塊中引腳功能為：din(7：0)：8位并行數據的輸入端；sdo：并行數據轉串行數據輸出端；rst：復位信號輸入端，低電平有效；wrn：寫控制信號，高電平有效，高電平時寫入數據；tsre：并串轉換過程標志信號，低電平有效，轉換過程中始終保持為0；clk16x：時鐘信號輸入端波特率發(fā)生器產生；tbre：整個工作過程標志信號。
UART模塊發(fā)送模塊在Modelsim中的仿真圖如圖10所示。
從Modelsim仿真圖可以看出，在并串轉換過程標志信號(tsre信號)有效時，即為低電平時，則8位并行數據就實現(xiàn)了并串轉換，然后通過USB接口傳輸給上位機顯示。
接收模塊中引腳功能：rxd：串行數據輸入端口；dout[7：0]：并行數據輸出端；rdn：寫控制端口，高電平有效，此時數據輸出；data_ ready：數據是否準備好的標志端口；parity_error：校驗位是否出錯的標志端口；framing_error：幀是否出錯的標志端口。UART模塊的接收模塊在Modelsim中的仿真圖如圖11所示。
從Modelsim仿真圖可以看出，當UART寫控制信號(rdn信號)為高電平，即有效時，則串行數據就實現(xiàn)了并串轉換，將上位機的反饋信號傳輸給系統(tǒng)。
3 結語
本文基于FPGA的高速實時數據采集系統(tǒng)的設計，能夠實現(xiàn)數據的高速、實時地采集。系統(tǒng)能夠實現(xiàn)6通道同步采集，并通過FIFO解決了A／D轉換速率和DSP處理數據的速率不匹配的問題，使系統(tǒng)具有高效、快速的特點。在仿真中驗證了所設計功能的正確性，因而在高速實時數據采集方面有著廣泛的應用空間。
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