串口大揭秘

　　这两天一直在研究串口rs232，正好身边有一块xilinx的板子，可以在板子上调试。

　　虽然之前也写过很多版本的串口，但是隔了这么久，自己的编码水平和风格都变了很多，重新再写串口肯定有新发现，事实也证明了这一点。

　　于是在网上看了串口协议和代码，收获不大，但是却发现了一段有意思的代码。

　　reg [3:0] cnt;

　　always @ (posedge clk) cnt <= cnt + 1'b1;

　　wire pulse = (cnt == 15);

　　这段代码其实就是每隔15个数产生一个高脉冲，那么我怎样应用到串口程序里面呢？

　　parameter

　　　　CLK = 50_000_000,

　　　　BPS = 115200,

　　　　BPS_CNT = CLK / BPS - 1,

　　　　TX_CNT = CLK / BPS - 1,

　　　　RX_CNT = CLK / BPS / 2 - 1;

　　reg [9:0] cnt;

　　always @ (posedge clk)

　　　　if (rst) cnt <= 10'd0;

　　　　else if (cnt == BPS_CNT) cnt <= 10'd0;

　　　　else cnt <= cnt + 1'b1;

　　wire tx_en = (cnt == TX_CNT);

　　wire rx_en = (cnt == RX_CNT);

　　以上代码是产生周期性的高脉冲，其高脉冲的周期和波特率发送1bit数据的时间是“几乎”相等的，这时候大家可以想一想，只要上位机按115200波特率发过来数据，那么在1bit数据持续时间里肯定有高脉冲，大家再仔细想一想，实际上我将1bit数据的持续时间分割成了BPS_CNT份，而我通过调整RX_CNT的值，就可以在其中一份时间中产生高脉冲，然后接收数据（建议选取靠近中间的时间份）。

　　而我以前写串口的思想是产生和波特率发送1bit数据时间“几乎”相等的时钟发送数据，或者产生比这个时钟频率快16、32、64以至于128倍的时钟，用这个快时钟分别计数16、32、64及128，在计数最大值的一半接收数据。

　　那么这两种结构的优缺点就显而易见了。首先新方法的分割次数多，115200波特率的分割次数是434，而老方法一般用128倍时钟分割都很少，无疑新方法更准确；其次，新方法只需要产生和波特率对应的周期性高脉冲就可以，而老方法是产生比波特率对应频率快的时钟，然后计数选择接收数据，这更能看出新方法的简易。

　　但是在上板调试的时候却出现了问题，问题体现在串口调试助手以1BYTE/ms的速率发送接收数据时，出现周期性错误，难道是新方法的问题？

　　经过仔细分析之后，其实出现的这个问题是新旧方法都不会避免的问题，那这个问题是什么呢？

　　新旧方法都是采用晶振时钟通过计数进行分频，但是这种方法产生的时钟是有误差的，因为计数值不是整数，那么实际上分频的时钟和上位机发送1bit数据的时间是有略微差距的，这样当发送数据量大的时候，就会出现发送和接收不一致，甚至少发送1BYTE。其实这个问题的实质就是两端不同步了，找到这个问题，我们应该怎样解决呢？

　　解决的方法就是在接收和发送每个数据的开始时同步高脉冲信号。同步之后，产生最大的误差也就是发送1BYTE所用时间的差。而原来是不断累加这个小小的误差，直到产生一个大误差的时候就发生错误了。

　　那么我要总结一下：

　　1.无论是产生高脉冲信号还是计数，需要明白二者和波特率的关系；

　　2.产生的高脉冲信号或者计数，一定要和接收数据或者发送数据的开始同步。

　　掌握以上两点，串口驱动就可以轻松写出来了。