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串行外设都会用到RS232-C异步串行接口，传统上采用专用的集成电路即UART实现，如TI、EXAR、EPIC的550、452等系列，但是我们一般不需要使用完整的UART的功能，而且对于多串口的设备或需要加密通讯的场合使用UART也不是最合适的。如果设计上用到了FPGA/CPLD器件，那么就可以将所需要的UART功能集成到FPGA内部，本人最近在用XILINX的XCS30做一个设计的时候，就使用VHDL将UADT的核心功能集成了，从而使整个设计更加紧凑，更小巧、稳定、可靠，下面就谈谈设计方法。
---- 分析UART的结构，可以看出UART主要由数据总线接口、控制逻辑和状态接口、波特率发生器、发送和接受等部分组成，各部分间关系如图一。
---- 了解了UART的各部分组成结构后，下面对各部分的功能进行详细的分析。我们假定所要设计的UART为：数据位为7位、8位可选，波特率可选，效验方式为奇、偶、无等效验方式，下面的分析都是在这个假定的基础上进行。
一、波特率发生部分
---- 从图一可以看出，UART的接收和发送是按照相同的波特率进行收发的（当然也可以实现成对的不同波特率进行收发），波特率是可以通过CPU的总线接口设置的。UART收发的每一个数据宽度都是波特率发生器输出的时钟周期的16倍，即假定当前按照9600bps进行收发，那么波特率发生器输出的时钟频率应为9600＊16Hz，当然这也是可以改变的，我们只是按照UART的方法进行设计。
---- 我们假定提供的时钟为1.8432MHz，那么可以很简单地用CPU写入不同的数值到波特率保持寄存器，然后用计数器的方式生成所需要的各种波特率，这个值的计算原则就是1843200/（16＊所期望的波特率），如果希望输出9600Hz的波特率，那么这个值就是1843200/（16＊9600）=12（0CH）。
二、 发送部分
---- 这里应重点分析几个问题：首先是何时CPU可以往发送保持寄存器（THR）写人数据？也就是说CPU要写数据到THR时必须判一个状态，当前是否可写？很明显如果不判这个条件，发送的数据会出错，除非CPU写入THR的频率低于当前传输的波特率，而这种情况是极少出现的。其次是CPU写入数据到THR后，何时THR的数据传送到发送移位寄存器（TSR）并何时移位？即如何处理THR和TSR的关系？再次是数据位有7、8位两种，校验位有三种形式，这样发送一个字节可能有9、10、11位三种串行长度，所以我们必须按照所设置的传输情况进行处理。数据位、效验方式可以通过CPU写一个端口来设置，发送和接受都根据这个设置进行，由于这部分很简单，所以我就不给出程序了。
---- 根据上面的分析，引进了几个信号：
---- bigin1、begin2：引入两个附加移位，目的是为送出起始位、停止位而加入串行长度。
---- txdone7、txdone8：分别表示7、8位的结束标志。Txdone<=txdone8 when“8bit”else txdone7;
---- Paritycycle7、paritycycle8：分别表示7、8位下的校验位。Parity<=parity8 when“8 bit”else parity7;
---- Writerdy：为0时表示CPU不能将数据写入THR，为1时可以写入。
---- 这样就可以得到以下信息：在移位时钟的上升沿检测到txdone和writerdy都为高电平时，进入LOAD状态即将THR的数据LOAD到TSR，在下一个时钟就进入移位状态。在移位中同时进行校验位的运算，在需要送出校验位的时候将运算好的校验位送出，txdone=1的时候将高电平送出，其它时候移位输出。
---- 最后还有一个小程序，那就是写出writerdy的状态，很明显没数据写入时为高，而当txdone为低时为低，注意这里也必须同时同步。图二给出了一个奇效验8bit数据的发送时序图。
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二、 发送部分
---- 这里应重点分析几个问题：首先是何时CPU可以往发送保持寄存器（THR）写人数据？也就是说CPU要写数据到THR时必须判一个状态，当前是否可写？很明显如果不判这个条件，发送的数据会出错，除非CPU写入THR的频率低于当前传输的波特率，而这种情况是极少出现的。其次是CPU写入数据到THR后，何时THR的数据传送到发送移位寄存器（TSR）并何时移位？即如何处理THR和TSR的关系？再次是数据位有7、8位两种，校验位有三种形式，这样发送一个字节可能有9、10、11位三种串行长度，所以我们必须按照所设置的传输情况进行处理。数据位、效验方式可以通过CPU写一个端口来设置，发送和接受都根据这个设置进行，由于这部分很简单，所以我就不给出程序了。
---- 根据上面的分析，引进了几个信号：
---- bigin1、begin2：引入两个附加移位，目的是为送出起始位、停止位而加入串行长度。
---- txdone7、txdone8：分别表示7、8位的结束标志。Txdone<=txdone8 when“8bit”else txdone7;
---- Paritycycle7、paritycycle8：分别表示7、8位下的校验位。Parity<=parity8 when“8 bit”else parity7;
---- Writerdy：为0时表示CPU不能将数据写入THR，为1时可以写入。
---- 这样就可以得到以下信息：在移位时钟的上升沿检测到txdone和writerdy都为高电平时，进入LOAD状态即将THR的数据LOAD到TSR，在下一个时钟就进入移位状态。在移位中同时进行校验位的运算，在需要送出校验位的时候将运算好的校验位送出，txdone=1的时候将高电平送出，其它时候移位输出。
---- 最后还有一个小程序，那就是写出writerdy的状态，很明显没数据写入时为高，而当txdone为低时为低，注意这里也必须同时同步。图二给出了一个奇效验8bit数据的发送时序图。
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