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写代码，记笔记，防忘记，须牢记。 写串口的Verilog代码关键是要搞明白RS232串口的通信协议，它并不像单片机，直接读写SBUF就可实现串口的收发功能，收发整个字节。而FPGA要一位一位的收发，因此必须了解RS232的数据格式。 起始位：RS232约定一位起始位“0”。 停止位：约定停止位为“1”。可选一位或两位停止位。 奇偶校验位：可选。 通过串口发送数据时，要严格遵守RS232的数据格式，先发送起始位，然后是数据，最后是停止位（无奇偶校验的情况）。 通过串口接收数据时，若接收端无数据输入，会一直处于高电平，若开始接收数据，会首先收到来自串口的起始位“0”，然后是要接收的数据，最后为停止位（无奇偶校验的情况）。所以对于接收模块，可如此设计，FPGA一直检测接收端是否有下降沿到来，直到检测到下降沿，才开始接收数据。 波特率设置的重要性不言而喻，毋庸赘述。 此设计为最基础的串口收发代码，控制逻辑简单，适合编写第一次编写串口代码的朋友。 此设计收发的数据格式为1位起始位，1位停止位，无奇偶校验位，8位数据位。波特率为19200，代码中可随意更改。 具体Verilog代码如下： 顶层模块 `timescale 1ns / 1ps //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Company : 杭州电子科技大学 // Engineer : 晓晓川 // Create Date : 2012.08.26 // Design Name : serial_test // Module Name : serial_test // Project Name: serial_test // Target Device: CycloneII EP2C5T144C8 // Tool versions: Quartus II 11.0 // Revision : V1.0 // Description : 一个极为简单的串口收发工程，适于串口收发的入门。只能收发单个字节,没有 // 奇偶校验位。 // 工作流程为：串口发送数据给FPGA，以LED灯的亮灭直观显示接收到数据，按下 // 相应按键并弹起后，FPGA又将接收到的串口数据发送出去。 // Additional Comments : // //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// module serial_test(clk,rst_n,ena,txd,rxd,data); input clk; //系统输入时钟 input rst_n; //异步复位 input ena; //FPGA发送使能，即按键输入端 input rxd; //FPGA接收端 output txd; //FPGA发送端 output [7:0] data; //至LED显示的数据 wire [7:0] data; wire txd; wire clk2; //PLL输出时钟 wire clk_baud; //波特率时钟 PLL u1(.inclk0(clk),.c0(clk2)); //PLL输出低频时钟 clk_baud_gen u2(.clk(clk2),.rst_n(rst_n),.clk_baud(clk_baud)); //产生波特率时钟 serial_txd u3(.clk(clk_baud),.rst_n(rst_n),.ena(ena),.data(data),.txd(txd)); //FPGA发送模块 serial_rxd u4(.clk(clk_baud),.rst_n(rst_n),.rxd(rxd),.data(data)); //FPGA接收模块 endmodule 接收模块 //此模块是FPGA控制模块从串口接收数据，不接收起始位“0”和停止位“1” //在接收端，若串口没有数据发出，则一直处于高电平，有数据发出时，先发送起始位“0”，即如果 //接收端出现由高到低的跳变，说明串口有数据发出，应开始接收 module serial_rxd(rst_n,clk,rxd,data); input rst_n; //全局复位 input clk; //接收时钟 input rxd; //FPGA接收串口数据的接收端 output [7:0] data; //FPGA接收的来自串口的数据，输出至LED显示 reg [3:0] cnt; //接收数据计数器 reg rec_reg1; //起始位检测寄存器1 reg rec_reg2; //起始位检测寄存器2 reg [7:0] data; //FPGA接收的数据 always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) begin rec_reg1<=1'b1; //起始位检测寄存器置1， rec_reg2<=1'b1; //处于等待接收状态 data<=8'hzz; //输出复位,LED全灭 end else if(rec_reg1&&rec_reg2) begin rec_reg1<=rxd; //rec_reg1寄存rxd当前周期的值 rec_reg2<=rec_reg1; //rec_reg2寄存rxd前一周期的值 end else if(!rec_reg1&&rec_reg2) //检测rxd下降沿，也即是否有低电平到来 case (cnt) 4'd0:data[0]<=rxd; //接收第一位数据 4'd1:data[1]<=rxd; //接收第二位数据 4'd2:data[2]<=rxd; //接收第三位数据 4'd3:data[3]<=rxd; //接收第四位数据 4'd4:data[4]<=rxd; //接收第五位数据 4'd5:data[5]<=rxd; //接收第六位数据 4'd6:data[6]<=rxd; //接收第七位数据 4'd7:begin data[7]<=rxd; //接收第八位数据 rec_reg1<=1'b1;//数据接收完毕，起始位检测寄存器复位， rec_reg2<=1'b1;//以准备下次接收 end default:begin data<=8'hzz; rec_reg1<=1'b1; rec_reg2<=1'b1; end endcase always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) cnt<=4'd0; //复位，接收数据技术器清零 else if(!rec_reg1&&rec_reg2) cnt<=(cnt<4'd7)?cnt+4'd1:4'd0; //检测到起始位后，接收数据计数器启动 endmodule 发送模块//此模块的作用是FPGA控制模块向串口发送数据，起始位为“0”，停止位为“1” //延时电路的设计思想为按键按下弹起之后开始计时，时长为1010/11920秒 //延时去抖结束后给出发送标志位，直至FPGA向串口发送完毕 module serial_txd(rst_n,clk,ena,data,txd); input rst_n; //全局复位 input clk; //串口发送时钟 input ena; //串口发送使能输入端,即按键输入端 input [7:0] data; //FPGA向串口发送的数据 output txd; //FPGA向串口发送数据的发送端 reg txd; reg [3:0] cnt; //发送数据计数器 reg [9:0] cnt_delay; //延时去抖计数器，延时时间为1010/11920秒 reg ena_reg1; //按键状态寄存器1 reg ena_reg2; //按键状态寄存器2 wire tx_flag; //发送标志位，高电平表示正在发送串口数据 always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) begin ena_reg1<=1'b1; ena_reg2<=1'b1; cnt_delay<=10'd0; end else if(ena_reg1&!ena_reg2) //检测按键按下后弹起，即ena的上升沿（因为无动作时连接按键的pin处于高电平） case (cnt_delay) 10'd1011:begin cnt_delay<=10'd0; //延时去抖结束，计数器清零 ena_reg1<=1'b1; //按键状态寄存器置1，等待下次ena上升沿的到来 ena_reg2<=1'b1; end default:cnt_delay<=cnt_delay+10'd1; //检测到上升沿，延时去抖计数器启动 endcase else begin ena_reg1<=ena; //ena_reg1寄存ena当前周期的状态 ena_reg2<=ena_reg1; //ena_reg2寄存ena前一周期的状态 end assign tx_flag=((cnt_delay>=10'd1000)&& //延时去抖结束后给出发送忙标志，持续10 (cnt_delay<=10'd1010)); //个周期，以等待FPGA向串口发送完毕 always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) cnt<=4'd0; //串口发送计数器复位 else if(!tx_flag) cnt<=4'd0; //若没有检测到串口发送标志位，则计数器等待 else cnt<=(cnt>=4'd10)?4'd11:cnt+4'd1; //检测到串口发送标志位，启动计数器 always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) txd<=1'bz; //发送端复位，高阻态 else case (cnt) 4'd0:txd<=1'bz; 4'd1:txd<=1'b0; //发送起始位 4'd2:txd<=data[0]; //发送第一位 4'd3:txd<=data[1]; //发送第二位 4'd4:txd<=data[2]; //发送第三位 4'd5:txd<=data[3]; //发送第四位 4'd6:txd<=data[4]; //发送第五位 4'd7:txd<=data[5]; //发送第六位 4'd8:txd<=data[6]; //发送第七位 4'd9:txd<=data[7]; //发送第八位 4'd10:txd<=1'b1; //发送停止位 default:txd<=1'bz; endcase endmodule 波特率产生模块（此模块的输入时钟来自PLL，频率为12MHz，PLL模块为宏功能函数） //此模块为波特率生成模块，修改BAUDRATE的值可改变波特率 //串口波特率时钟的高电平仅仅持续一个clk周期 module clk_baud_gen(clk,rst_n,clk_baud); input clk; //波特率基准时钟，此时钟来自PLL input rst_n; //全局复位 output clk_baud; //串口波特率时钟 wire clk_baud; reg [9:0] cnt; //波特率时钟计数器 parameter BAUDRATE=10'd625; always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) cnt<=10'd0; else cnt<=(cnt==BAUDRATE-10'd2)?10'd0:cnt+1'b1; //波特率时钟计数器启动 assign clk_baud=(cnt==BAUDRATE-10'd2); endmodule |
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