【FPGA】串口以命令控制温度采集

一.任务要求

能够通过串口向FPGA芯片发送命令，以命令控制FPGA接收温度传感器数据，以及串口发送和数码管显示。该项目以前面学习的ds18b20温度传感器为例。

二.设计思路

①温度传感器返回数据是二进制的形式，为了方便后续处理，我们需要先将数据转换为bcd码的形式。

BCD码（Binary-Coded Decimal‎），用4位二进制数来表示1位十进制数中的0~9这10个数码，是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。BCD码这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码，使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。相对于一般的浮点式记数法，采用BCD码，既可保存数值的精确度，又可免去使计算机作浮点运算时所耗费的时间。此外，对于其他需要高精确度的计算，BCD编码亦很常用。

在这里，我们采用的是8421BCD码，也就是采用4位二进制的前十组代码表示0~9。
方法是：将要转的二进制值向左移动，一旦表示一位十进制数的4位二进制的值大于4，就加上3。
具体如下：

②串口以ASCII的形式收发数据，所以我们需要两个模块用于ASCII码和16进制数据转换。
根据下表对串口输入数据进行操作：

ASCII转16进制数据（关键代码）：
这部分用于将串口发送的数据转换成我们需要的16进制命令，而该命令以两个16进制数据组成，所以该模块需要一次输出连续处理的两个数据。

[email protected](posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            tmp <= 0;
        end
        else if(din >= 8'h30 && din <= 8'h39)begin//0~9
            tmp <= din - 8'h30;
        end
        else if(din >= 8'h41 && din <= 8'h46)begin//A~F
            tmp <= din - 8'h37;
        end
        else if(din >= 8'h61 && din <= 8'h66)begin//a~f
            tmp <= din - 8'h57;
        end
    end

16进制转ASCII（关键代码）：

[email protected](posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            data <= 0;
        end
        else if(din_vld)begin
            data <= din + 8'h30;//16进制数与相应ASCII数相差8'h30
        end
    end

③命令解析，接收到串口发送的相关命令后，对数码管，串口发送以及温度采集的使能信号开启。
这里使用了一个帧结构，包含帧头，命令，帧尾。简单用一个状态机（含有三个状态，对应帧结构）
④设计一个控制模块，例化上述模块，对接收的串口数据进行转换，命令解析，温度传感器的数据进行转换，将各个使能信号传递给相应模块。

三.代码实现

略