一、準備及目標

采用的元器件：T型口數據線2；總線1；USB Blaster1；FPGA板子1；HC-05藍牙模塊*1。
使用的軟件：手機：藍牙串口SPP；電腦：Quartus。
實現的目標：手機輸入一段信息，通過藍牙傳遞信息給FPGA，FPGA收到信息后，再將該信息通過藍牙傳遞回手機。
如圖：

二、為什么要寫這么一篇文章

太菜了QAQ，好多網上的東西看不懂，理解了UART，但是找不到一個基于UART且讀得懂的代碼。所有我把我的東西放在這里，懇請廣大網友批評指正的同時，也幫助一些像我一樣菜的同學理解一下藍牙的串口協議。

三、原理

1、UART（異步收發傳輸器）串口協議

（1）為什么需要UART串口協議？
信息的傳遞有串行（異步）和并行（同步）兩種。同步傳輸快但需要的線多，異步需要的線少但傳輸慢。以異步進行信息傳遞的叫UART，把異步信息和同步信息進行轉換的標準叫串口協議。這個標準保證傳遞的信息時正確的。
（2）UART串口協議的原理：
這個不贅述，找到兩個很棒的資料：
1、這個是文字的，細的一批—— FPGA——UART Verilog程序設計
2、這個是bilibili的視頻，很直觀——【Electronoobs】UART-I2C-SPI 基本串行通信協議 1080P （中英字幕）

2、手機、藍牙、FPGA

當我給FPGA裝上藍牙模塊后，我會很自然的認為信息的傳遞發生在手機和FPGA之間，這么想會給編程帶來一定阻力。這種想法需要糾正為信息的傳遞發生在藍牙模塊和FPGA之間：手機和藍牙連接上后相當于一個整體，里面流通的信息是一致的，而對他們而言，FPGA才是外部。所以我需要把藍牙模塊的輸出（tx）所連接的FPGA上的引腳定義為（rx），藍牙模塊的輸出（rx）所連接的FPGA上的引腳定義為（tx），即藍牙模塊的輸入是FPGA的輸出，藍牙模塊的輸出是FPGA的輸入。

3、實物連接

這個不難：

四、代碼

代碼很非常丑陋且基礎，但畢竟自己寫的，讀得懂：

1、主模塊：

module bluetooth(input sys_clk,input rx,output tx,output wire[1:0]led ); //sys_clk為系統板載時鐘（50MHz），rx對應藍牙模塊的tx，tx對應藍牙模塊的rx；led是我設置來判斷讀入數據錯沒錯的wire[7:0]message; //message為讀入的數據wire sig; //sig是讀入的完成信號，下降沿表示讀入完成，同時作為輸出的開始信號uart_r uart_r_1(.clk(sys_clk),.rx(rx),.message(message),.over(sig)); //讀入uart_t uart_t_1(.clk(sys_clk),.tx(tx),.message(message),.run(sig)); //輸出assign led[0]=message[0]; //這兩個看數據最后兩位存的對不對的assign led[1]=message[1]; endmodule

2、輸入模塊：

module uart_r(input clk,input wire rx,output reg [7:0]message,output reg over=0 ); //clk為FPGA板載時鐘（50MHz），rx為讀入的串行信號，message為對應的并行信號，over的下降沿將表示讀入轉換完成reg [12:0]cnt_clk=0; //需要一個量來數clk的個數，每5208個clk，對應0.104us，即波特率9600對應的1bit占用的時常reg [4:0]cnt_message=0; //計數message的位數，表征傳遞進行到了第幾位reg [7:0]message_mid=0; //message的前體，在over的下降沿傳遞給message，避免傳遞沒結束，message就有輸出值了reg r_start=1; //判斷第一個0位，表示傳遞開始always @(posedge clk)beginif (rx==0&&r_start==1) begincnt_clk<=cnt_clk+1;if (cnt_clk==2604&&rx==0) beginr_start<=0;cnt_clk<=0;cnt_message<=0;message_mid<=0;endend //判斷是否為開始位，是時開始計算clk，數2604下（0.5bit）即在開始位中間，開始讀數else if (r_start==0) begincnt_clk<=cnt_clk+1;if (cnt_clk==5208) begin //每5208個clk讀一次message_mid[cnt_message]<=rx;cnt_message<=cnt_message+1;cnt_clk<=0;end else if (cnt_message==8) begin //讀完第8位不讀了if (cnt_clk==3000) begin //在數據位第8位的中間往右走2604個clk進入終止位（默認無奇偶校驗位），在終止位中（往右走3000個clk和5000個clk之間）輸出一個over信號over<=1;endif (cnt_clk==5000) begin //over下降沿，傳遞完成，message_mid賦值給message，所有信號還原over<=0;cnt_clk<=0;cnt_message<=0;r_start<=1;message<=message_mid;message_mid<=0;endendend //開始讀數，每5208個clk讀一次else beginr_start<=1;over<=0;endendendmodule

3、輸出模塊：

module uart_t(input wire [7:0]message,input clk,output reg tx=1,input wire run); //大致思路與輸入類似，tx連接藍牙的rx，注意run信號為開始信號，連接的輸入的over信號reg [12:0]cnt_clk=0;reg [4:0]cnt_message=0;reg t_start=1;always @(posedge clk) beginif (run==1&&t_start==1) begint_start<=0;cnt_clk<=0;endelse if (run==0&&t_start==0&&cnt_message==0) begin //在run的下降沿開始輸出tx<=0;cnt_clk<=cnt_clk+1;if (cnt_clk==5208) begintx<=message[cnt_message];cnt_clk<=0;cnt_message<=1;t_start<=0;endendelse if (cnt_message>=1) begincnt_clk<=cnt_clk+1;if (cnt_clk==5208) begincnt_clk<=0;if (cnt_message==8) begintx<=1;t_start<=1;cnt_message<=0;endelse begintx<=message[cnt_message];cnt_message<=cnt_message+1;endendendelse begintx=1;endend endmodule

4、測試模塊

`timescale 1ps/1ps module testbench (output reg clk,output reg tx,input rx,input [1:0] led );reg [23:0]i;initialbeginclk=0;for(i=0;i<668900;i=i+1)#10 clk=~clk;endinitial begintx=1; #200000 tx=0; #104200 tx=1; #104200 tx=0; #104200 tx=1; #104200 tx=0; #104200 tx=1; #104200 tx=0; #104200 tx=1; #104200 tx=0; #104200 tx=1; #104200tx=0; #104200 tx=0; #104200 tx=1; #104200 tx=0; #104200 tx=1; #104200 tx=0; #104200 tx=1; #104200 tx=0; #104200 tx=0; #104200 tx=1; #104200tx=1;endbluetooth blue1(.sys_clk(clk),.tx(rx),.rx(tx),.led(led)); endmodule

5、仿真效果

一個小Tip，Add Waves之后課以通過這一排按鈕重新加載波形：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的FPGA的UART信息回显的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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