UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter通用異步收發(fā)器）是一種應(yīng)用廣泛的短距離串行傳輸接口。常常用于短距離、低速、低成本的通訊中。8250、8251、NS16450等芯片都是常見(jiàn)的UART器件?；镜腢ART通信只需要兩條信號(hào)線(xiàn)（RXD、TXD）就可以完成數(shù)據(jù)的相互通信，接收與發(fā)送是全雙工形式。TXD是UART發(fā)送端，為輸出；RXD是UART接收端，為輸入。
　　UART的基本特點(diǎn)是：（1）在信號(hào)線(xiàn)上共有兩種狀態(tài)，可分別用邏輯1（高電平）和邏輯0（低電平）來(lái)區(qū)分。在發(fā)送器空閑時(shí)，數(shù)據(jù)線(xiàn)應(yīng)該保持在邏輯高電平狀態(tài)。（2）起始位（Start Bit）：發(fā)送器是通過(guò)發(fā)送起始位而開(kāi)始一個(gè)字符傳送，起始位使數(shù)據(jù)線(xiàn)處于邏輯0狀態(tài)，提示接受器數(shù)據(jù)傳輸即將開(kāi)始。
　

　?。?）數(shù)據(jù)位（Data Bits）：起始位之后就是傳送數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位一般為8位一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（也有6位、7位的情況），低位（LSB）在前，高位（MSB）在后。（4）校驗(yàn)位（parity Bit）：可以認(rèn)為是一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)位。校驗(yàn)位一般用來(lái)判斷接收的數(shù)據(jù)位有無(wú)錯(cuò)誤，一般是奇偶校驗(yàn)。在使用中，該位常常取消。
　?。?）停止位：停止位在，用以標(biāo)志一個(gè)字符傳送的結(jié)束，它對(duì)應(yīng)于邏輯1狀態(tài)。（6）位時(shí)間：即每個(gè)位的時(shí)間寬度。起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位的位寬度是一致的，停止位有0.5位、1位、1.5位格式，一般為1位。（7）幀：從起始位開(kāi)始到停止位結(jié)束的時(shí)間間隔稱(chēng)之為一幀。
　　（8）波特率：UART的傳送速率，用于說(shuō)明數(shù)據(jù)傳送的快慢。在串行通信中，數(shù)據(jù)是按位進(jìn)行傳送的，因此傳送速率用每秒鐘傳送數(shù)據(jù)位的數(shù)目來(lái)表示，稱(chēng)之為波特率。如波特率9600=9600bps（位/秒）。
　　FPGA UART系統(tǒng)組成 ：如下圖所示，F(xiàn)PGA UART由三個(gè)子模塊組成：波特率發(fā)生器；接收模塊；發(fā)送模塊；
　　

　　模塊設(shè)計(jì)：系統(tǒng)由四部部分組成：頂層模塊；波特率發(fā)生器；UART接收器； UART發(fā)送器.
　　異步收發(fā)器的頂層模塊由波特率發(fā)生器、UART接收器和UART發(fā)送器構(gòu)成。UART發(fā)送器的用途是將準(zhǔn)備輸出的并行數(shù)據(jù)按照基本UART幀格式轉(zhuǎn)為T(mén)XD信號(hào)串行輸出。UART接收器接收RXD串行信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)。
　　波特率發(fā)生器就是專(zhuān)門(mén)產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于波特率的本地時(shí)鐘信號(hào)對(duì)輸入RXD不斷采樣，使接收器與發(fā)送器保持同步。波特率發(fā)生器實(shí)際上就是一個(gè)分頻器?？梢愿鶕?jù)給定的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率（晶振時(shí)鐘）和要求的波特率算出波特率分頻因子，算出的波特率分頻因子作為分頻器的分頻數(shù)。波特率分頻因子可以根據(jù)不同的應(yīng)用需要更改。
　　由于串行數(shù)據(jù)幀和接收時(shí)鐘是異步的，由邏輯1轉(zhuǎn)為邏輯0可以被視為一個(gè)數(shù)據(jù)幀的起始位。然而，為了避免毛刺影響，能夠得到正確的起始位信號(hào)，必須要求接收到的起始位在波特率時(shí)鐘采樣的過(guò)程中至少有一半都是屬于邏輯0才可認(rèn)定接收到的是起始位。由于內(nèi)部采樣時(shí)鐘bclk周期（由波特率發(fā)生器產(chǎn)生）是發(fā)送或接收波特率時(shí)鐘頻率的16倍，所以起始位需要至少8個(gè)連續(xù)bclk周期的邏輯0被接收到，才認(rèn)為起始位接收到，接著數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位將每隔16個(gè)bclk周期被采樣（即每一個(gè)波特率時(shí)鐘被采樣）。如果起始位的確是16個(gè)bclk周期長(zhǎng)，那么接下來(lái)的數(shù)據(jù)將在每個(gè)位的中點(diǎn)處被采樣。