波特率发生器

串口RS232通信程序（Verilog）

串口有9个管脚，其中只有三个是最重要的，分别是

pin 2: RxD (receive data)接收数据

pin 3: TxD (transmit data)发送数据

pin 5: GND(ground)地

串行通信时序

我们先来看看字节0x55的发送

0x55的二进制代码是01010101，但发送时由低字节开始的，因此发送次序依次为1-0-1-0-1-0-1-0.

串行通信电平

?"1" is sent using -10V (or between -5V and -15V).

?"0" is sent using +10V (or between 5V and 15V).

由于计算机RS232的电平与电路板（通常+5V）之间电平的不同所以要用到转换芯片

如果PCB板电源+-5V的话用MAX232

如果PCB板（FPGA）电源是+-3.3V的话用MAX3232

这个图的串口如果采用母头的话，要用交叉公母线，保证是PCB板上这边的RxD连计算机的TxD（3 Pin），PCB板这边的TxD连计算机的RxD(2 Pin).

串行通信波特率

这里要弄清楚波特率与比特率的差别：

比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。

波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。

波特率与比特率的关系为：比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数

两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率；

四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍；

八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍；

依次类推。

对于串行通信来说，或者说是对于普通的数字电路来说，都是两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)，因此波特率=比特率（通常叫波特率）。

PS：可以看看下面图就知道什么是四相调制。

如果系统时钟是1.8432MHz ，那16分频就得到115200Hz

reg [3:0] BaudDivCnt;

always @(posedge clk) BaudDivCnt<= BaudDivCnt + 1;

wire BaudTick = (BaudDivCnt==15);

但通常系统的时钟不是刚刚好是波特率的整数倍，如果不采用DCM对系统进行倍频的话，可以采用下面程序进行处理，设系统时钟为2MHz=2000000Hz 2000000/115200=17.36111

1024/59= 17.356

2000000/115200≈1024/59

两个频率很接近，可以采用下面程序产生我们要的波特率。

// 10 bits for the accumulator ([9:0]), and one extra bit for the accumulator carry-out ([10])

reg [10:0] acc; // 11 bits total!

always @(posedge clk)

acc<= acc[9:0] + 59;

// use only 10 bits from the previous result, but save the full 11 bits

wire BaudTick = acc[10]; // so that the 11th bit is the carry-out

当系统时钟为2MHz的时候，计算得到的波特率的值为115234，与115200只有0.03%的误差。

我们怎么得到“59”呢，可以看下面的推导

其中Baud<

参照上面的程序与公式推导可以把程序修改如下：

parameter ClkFrequency = 25000000; // 25MHz

parameter Baud = 115200;

parameter BaudGeneratorAccWidth = 16;

parameter BaudGeneratorInc =

(Baud<

reg [BaudGeneratorAccWidth:0] BaudGeneratorAcc;

always @(posedge clk)

BaudGeneratorAcc<= BaudGeneratorAcc[BaudGeneratorAccWidth-1:0] + BaudGeneratorInc;

wire BaudTick = BaudGeneratorAcc[BaudGeneratorAccWidth];

当要注意的是，上面程序中BaudGeneratorInc的计算公式出错，因为在Verilo g语言中中间结果只能32位，而这个公式计算的结果超过了32位。所以要把这行改为

parameter BaudGeneratorInc =

((Baud<<(BaudGeneratorAccWidth-4))+(ClkFrequency>>5))/(ClkFrequency>> 4);

程序改变，得到的波特率不变。