第四讲串口通信之接收.doc

上一讲我们讲解了串口的发送操作。这一讲我们继续讲解串口的接收。在学习这个串口接收的过程中，我们要巩固这个状态机的写法，也再熟悉熟悉前几讲讲解的内容。 首先回顾一下异步串口通信的数据格式： 由于在空闲状态时,传送线为逻辑“1”状态，而数据的传送总是以一个起始位“0”开始，所以当接收器检测到一个从“1”向“0”的跳变时，便视为可能的起始位（要排除干扰引起的跳变）；起始位被确认后,就知道发送器已开始发送，接收器就可以按这个数据通信格式接收后续的数据了；当检测到停止位“1”后就表明一帧字符数据已发送完毕。 关于接收器的设计最主要的一点是如何提高采样的准确率，最好是保证采样点处于被采样数据的时间中间点。所以，在接收采样时要用比数据波特率高n倍(n≥1)速率的时钟对数据进行采样。在本程序中用16倍波特率时钟进行采样。结合图示，我们讲解一下如何让采样时刻处于被采样数据的时间中间点： 在t1时刻若检测到低电平，就开始对这个低电平进行连续的检测 当检测了8个时钟周期后，到达t2，此刻，若前面的8个周期都是低电平，则认为检测到了起始脉冲。否则就认为是干扰，重新检测。 在检测到起始位后，再计数16个采样时钟周期就到达了第一个数据位的时间中间点t3,在此刻采样数据并进行保存。 然后再经过16个周期，就是第二个数据位的时间中间点，在此时刻进行采样；然后，再经过16个周期，就是第三个数据位的时间中间点, 在此时刻进行采样…..一直这样采样，直到把所有的数据位采样完毕。 在理解完上面这个流程后，我们来按这个编制一下程序。 逐行解释： 11：bclk为波特率的16倍。这个同uart_t。 12：一帧数据接收完毕信号，可以通知顶层模块来提取数据。该信号 在复位后为“0”，在接收完一帧数据后变高，然后直到下一次检 测到起始位后，即下一帧数据到来时才复位到“0”。顶层模块可 通过检测该信号的上升沿来判断一帧数据是否已经接收完毕。 19：用type声明一种枚举类型，用来表示接收状态机的状态。共有五 状态：r_idle----空闲状态,r_sample_start_bit----采样起始位状 态,r_sample_data_bit-----采样数据位状态,r_stop----采样停止位状 态。 24-31：通过一个D触发器，先把串口的输入信号整形一下，这样可减 少干扰引起的检测误判。D触发器的原理的工作机制大家应该 明白吧，这里就不再赘述了。 33-35：定义一些变量。count为时钟bclk的计数器，因为采用了16倍 频的时钟，所以一个数 据位会维持16个bclk时钟周期，需要 用count来计数。rcnt是对接收到的数据位进行计数。这个和串 口的发送程序有点类似的。 32-95：通过状态机来接收一帧数据。 37-41：系统复位。 38：复位后状态机设置为空闲状态。 39-40：清零计数器。 41：置r_ready为0，表示数据还没接收完毕。 42-93：系统正常工作，通过状态机的变化实现一帧数据的接收， 用case语句实现状态转变。 44-53：描述空闲状态时的执行动作。 45-49：若传送线上检测到低电平则立即转入 r_sample_start_bit状态，并清零计数器。反之，若没 有检测到低电平，则还是使系统处于r_idle状态，还 需要不断的去检测传送线的状态。 55-68：描述采样到起始位后执行的动作。 56-68：假设在44-53句中检测到的低电平是起始位，则这 个低电平应该持续 16个时钟（因为是16倍频采样 的）。在这16个时钟周期内，若是干扰，则可能会 在这16个时钟的时间内检测到高电平。若有，那么 状态机就回到x_idle 状态，否则就认为已经检测到 了起始位。 57-64：在检测到起始位后的8个时钟里总线若一直是低电 平，则认为是检测到了起始位，状态机切换至 r_sample_data_bit，并初始化一些计数器， 准备开 始采样数据位。 70-85：描述采样数据位时执行的动作。 71-73：连续计数16个bclk时钟 74-85：当计数到16个bclk后，就开始采样传送线的电平状 态。 75-78：在检测传送线数据前首先判断是否已经接收完数据 位，若是就使状态机转入r_stop 状态，并清零计数 器。 79-83：若数据位还没有接收完毕，则80句，保持状态机处 于 r_sample_data_bit状态，并清零count。82句，把 当前传送线的