2 設計方案

　　2.1 UART的設計結構

　　筆者設計采用模塊化設計，方案的UART主要由邏輯控制模塊、波特率發(fā)生模塊、發(fā)送模塊和接收模塊等組成。波特率發(fā)生模塊可以建立精確的時鐘，確保數(shù)據(jù)采樣準確、工作時序順暢。邏輯控制模塊、波特率發(fā)生模塊、發(fā)送模塊和接收模塊完成工作有：確定數(shù)據(jù)起始位、數(shù)據(jù)收發(fā)，串并轉換、建立握手連接、判斷命令、數(shù)據(jù)校驗等功能。

　　2.2 狀態(tài)圖

　　利用串口通信在數(shù)據(jù)交互過程中涉及到了多種工作狀態(tài)，情況比較多樣，而利用程序設計中的有限狀態(tài)機（FSM）理論進行編程設計，這個問題可以迎刃而解。

　　有限狀態(tài)機是由寄存器組和組合邏輯構成的硬件時序電路，有限狀態(tài)機的狀態(tài)（即由寄存器組各位的1和0的組合狀態(tài)所構成的有限個狀態(tài)）只能在同一時鐘跳變沿的情況下才能從一個狀態(tài)轉向另一個狀態(tài)。

　　本設計的有限個狀態(tài)編碼使用獨熱碼形式，即寄存器組每一個bit位代表一種狀態(tài)（如“0100”，“1000”為四態(tài)機中的兩種狀態(tài)），這種狀態(tài)碼的好處是避免了狀態(tài)混亂。狀態(tài)機采用Mealy型有限狀態(tài)機，這種狀態(tài)機的下一個狀態(tài)不但取決于各個輸入值，還取決于當前所在狀態(tài)，符合UART的工作原理。

　　邏輯控制模塊、數(shù)據(jù)接收模塊和發(fā)送模塊的設計都使用到了狀態(tài)機，其中以邏輯狀態(tài)機為主狀態(tài)機，其余兩個為從狀態(tài)機。確定各種工作狀態(tài)和工作流程后便可構建出狀態(tài)圖，方便直觀地進行后續(xù)設計。

　　通過狀態(tài)圖可以方便、準確地得到程序設計框圖如圖4所示。

　　能得到較好的實驗數(shù)據(jù)。