基于FPGA的串口通信调试问题总结

串口通信调试总结                      2/9/2018 阿瞒

项目需求
    最近项目需要将Matlab加权滤波处理后的数据通过串口发送到FPGA硬件平台，并写入到板载的DDR3中。
相关工具
    1.串口调试助手；  2. FPGA硬件平台（FPGA开发板） 
项目说明
    1.  由于需要写入到FPGA硬件平台中的数据量较大，为504*2500*16*16bits = 322Mbit，故需要较大的存储容量，          本项目采用1Gb的Micron DDR3作为存储芯片；
   2.   因数据量较大，拟分批通过串口传输给FPGA平台，采用串口调试助手发送，发送方式为“文件格式”。
   3.  发送过程采用偶校验方式，波特率为115200，如果传输过程发生误码，则停止发送，并误码指示灯闪烁； 
项目总结
       串口通信协议不难，按照正常流程开始进行，先编写程序，然后便开始仿真调试，通过抓取数据根据现象进行分析，然后改进，最后实现功能。但是整个过程中还是遇到以下几点小问题，总结如下，以不断提升自己的知识。
      1. 串口调试助手发送格式。常见的有两种格式：字符型和HEX十六进制格式，默认识别和发送数据为字符型对应的ASCII数值。举例说明：例如待发送一个字节数据0x2A。
      字符型格式发送内容为：'50'，'65'，分别对应字符'2'和'A'的ASCII值，且每个字符为一个字节数据，故共两个字节。此外，如果数据为2a，则发送内容为'50'，'97'，原因为'a'和'A'对应的ASCII值不同，此处在发送文件中数据的大小写格式也要注意相对应；
      HEX格式发送内容为：'0x2A'，一个字节的十六进制数据。
     由于所用串口调试助手以发送文件方式时，默认的发送格式是字符型，故在串口接收端需要对ASCII数值进行转换为对应的字符型数据，转换依据为ASCII表即可。例如接收到的数值为0d49，则其对应的字符为'1'，同理数值为0d70时，对应的字符为'F'。
       2. 奇偶校验准则。之前对奇偶校验只有初步了解，只记得“奇校验就是奇数个1，偶校验是偶数个1”，没有深入搞懂具体定义。个人理解：判定某程序采用奇校验or偶校验，由该程序校验码的初始值决定的。例如，初始值为0，则采用的是偶校验；反之，则为奇校验。举例说明，串口数据位宽设定为8，某待传输数据为8'b01101101，则偶校验初始值0与该数据异或运算结果checksum 为1，使得总的1的个数为偶数个（5 + 1）；此外，如果该数据为8'b00000000，0个1也是表示偶数个1。
       3. 跨时钟异步通信。串口芯片的RXD和TXD管脚与FPGA相连接，二者使用的各自晶振时钟，构成跨时钟异步通信，故FPGA需要在RXD，TXD两个数据管脚进行处理。其一，对RXD信号采用FPGA时钟同步化处理；其二，对两管脚进行软件消除噪声处理。（异步信号同步化处理，软件消噪具体实现过程较为常见，此处省略）
        初始调试时，我只进行信号同步化处理，接收串口数据时会偶尔产生校验错误，虽然大多数情况均正常；但是项目需要保证串口传输为零误码率，故对两管脚进行软件消除噪声处理，经过连续5次测试，每次传输数据量为102816Bytes，数据均正确；最后只需采用实际的数据流进行传输验证即可。