基于FPGA的高速实时数据采集系统设计
2．2．3 UART模块
UART即为通用异步收发器，在发送时，将并行数据转换成为串行数据；而在接收端，是将串行数据转换为并行数据。其传送数据主要是以帧的形式进行传输的，一个基本的帧包含有一个起始位、7位或8位数据、奇偶校验位和停止位组成，UART的结构示意图如图9所示。
起始位按照习惯，线路闲置时的逻辑值一般都是1，起始标志的逻辑值为0。对于奇偶校验位的值是所有数据位的异或结果，并且随着数据会一起传输的，如果采用偶校验，当数据中有奇数个1时，那么奇偶校验位就设置为1；如果有偶数个1时，那么奇偶校验位就设置为0。采用奇校验，其结果恰恰相反。对于停止位的逻辑值，一般都是设置为0。
发送模块中引脚功能为：din(7：0)：8位并行数据的输入端；sdo：并行数据转串行数据输出端；rst：复位信号输入端，低电平有效；wrn：写控制信号，高电平有效，高电平时写入数据；tsre：并串转换过程标志信号，低电平有效，转换过程中始终保持为0；clk16x：时钟信号输入端波特率发生器产生；tbre：整个工作过程标志信号。
UART模块发送模块在Modelsim中的仿真图如图10所示。
从Modelsim仿真图可以看出，在并串转换过程标志信号(tsre信号)有效时，即为低电平时，则8位并行数据就实现了并串转换，然后通过USB接口传输给上位机显示。
接收模块中引脚功能：rxd：串行数据输入端口；dout[7：0]：并行数据输出端；rdn：写控制端口，高电平有效，此时数据输出；data_ ready：数据是否准备好的标志端口；parity_error：校验位是否出错的标志端口；framing_error：帧是否出错的标志端口。UART模块的接收模块在Modelsim中的仿真图如图11所示。
从Modelsim仿真图可以看出，当UART写控制信号(rdn信号)为高电平，即有效时，则串行数据就实现了并串转换，将上位机的反馈信号传输给系统。
3 结语
本文基于FPGA的高速实时数据采集系统的设计，能够实现数据的高速、实时地采集。系统能够实现6通道同步采集，并通过FIFO解决了A／D转换速率和DSP处理数据的速率不匹配的问题，使系统具有高效、快速的特点。在仿真中验证了所设计功能的正确性，因而在高速实时数据采集方面有着广泛的应用空间。
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