UART波特率检测电路的FPGA设计算法与实现

为了检测异步串行通信线上传输信号所采用的时钟波特率,文中提出一种基于检测信号波形特征参数的方法,用于分析计算可能的时钟波特率。相比传统检测法,文中方法对每种信号都能进行检测,不需要发送特定的信号,波特率计算准确,虽然占用的电路资源稍多,但检测效率高。首先对通信线路上每种信号波形进行分析研究,得到它们的特征参数,即每个波形都有确定的间隔数和间隔宽度比例;然后对这些参数进行归纳,得出约93%的波形都具有唯一的特征参数,只有7%的波形特征参数可能不唯一;最后,使用Verilog HDL语言设计实现UART波特率检测电路,包括信号边沿检测、信号边沿计数、有限状态机、信号脉冲宽度计数以及波特率计算等。仿真检测和FPGA开发板的下载验证结果表明,文中方法波特率检测正确,对于具有唯一特征参数的信号,能够给出成功检测的标志。