LED大屏幕控制系统发送板串口接收以及E2PROM方案设计及说明,详尽说明了利用FPGA芯片怎么去操作串口,eeprom,以及相应内部时序。公司研发部人员的内部产品开发文档。

LED大屏幕控制系统发送板串口接收和E2PROM存储方案设计

研发部 刘邦 2013年11月14日

一、串口简介

典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据的同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是比特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配：

a，比特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，就是指比特率，例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的比特率为14400，28800和36600。比特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高比特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。

b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。

c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。

二、串口工作原理

2.1 串口的数据帧格式

图1 串口数据帧格式

图1为串口数据帧格式，串口模块可分为串口接收模块和串口发送模块，两个互相不影响，独立工作。由此我们可以把串口模块分为RX_module和TX_module两个模块。TX_module 的功能是对一字节数据，包装后以一帧的格式发送出去。至于要不要加入“校验位”，设置不同“数据位位宽”，或者设置不同的“停留位位宽”，视目的而定。普通的应用下有1个起始位，8个数据位，1个校验位和1个停止位。如果没有什么特别的要求，校验位可以随便填。在发送卡给接收卡发送的数据中有三种类型的数据包，分别是控制 LED 屏体参数的控制参数数据包、远程更新 FPGA 程序的远程配置数据包、LED 屏体显示用的视频流数据包。其中控制 LED 屏体参数的控制参数数据包与远程更新 FPGA 程序的远程配置数据包是通过串口传输的，以下依次对两种数据类型来进行讨论。

① 控制参数数据包