Verilog之串口(UART)通信

goandlove 2019-10-28

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0：起始位，低电平；1~8：数据位；9：校验位，高电平；10：停止位，高电平。

波特率 “9600bps”表示每秒可以传输9600位。

波特率定时计数器由时钟频率除以波特率。

采集1~8位，忽略0、9、10位。

发送“0、8位数据、1、1”

串口传输数据，从最低位开始，到最高位结束。

串口发送：

module tx_bps_module
(
CLK, RSTn,
Count_Sig,
BPS_CLK
);

input CLK;
input RSTn;
input Count_Sig;
output BPS_CLK;

/***************************/

reg [12:0]Count_BPS;

always @ ( posedge CLK or negedge RSTn )
if( !RSTn )
Count_BPS <= 13'd0;
else if( Count_BPS == 13'd5207 )
Count_BPS <= 13'd0;
else if( Count_Sig )
Count_BPS <= Count_BPS + 1'b1;
else
Count_BPS <= 13'd0;

/********************************/

assign BPS_CLK = ( Count_BPS == 13'd2604 ) ? 1'b1 : 1'b0;

/*********************************/

endmodule

module tx_control_module
(
    CLK, RSTn,
     TX_En_Sig, TX_Data, BPS_CLK,
    TX_Done_Sig, TX_Pin_Out
                                 
);
                                
    input CLK;
     input RSTn;
                                 
     input TX_En_Sig;
     input [7:0]TX_Data;
     input BPS_CLK;
                                 
     output TX_Done_Sig;
     output TX_Pin_Out;
                                 
     /********************************************************/                            
                                
     reg [3:0]i;
     reg rTX;
     reg isDone;
                                
     always @ ( posedge CLK or negedge RSTn )
         if( !RSTn )
              begin                        
                  i <= 4'd0;
                     rTX <= 1'b1;
                     isDone     <= 1'b0;
                end                
          else if( TX_En_Sig )
              case ( i )
                                
                   4'd0 :
                     if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; rTX <= 1'b0; end            
                                 
                     4'd1, 4'd2, 4'd3, 4'd4, 4'd5, 4'd6, 4'd7, 4'd8 :
                     if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; rTX <= TX_Data[ i - 1 ]; end
                                 
                     4'd9 :
                     if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; rTX <= 1'b1; end            
                                  
                     4'd10 :
                     if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; rTX <= 1'b1; end            
                                 
                     4'd11 :
                     if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; isDone <= 1'b1; end            
                                 
                     4'd12 :
                     begin i <= 4'd0; isDone <= 1'b0; end            
                                 
                endcase                
                                
    /********************************************************/                                
                                 
     assign TX_Pin_Out = rTX;
     assign TX_Done_Sig = isDone;
                                 
     /*********************************************************/                            
                                 
endmodule

module tx_module
(
CLK, RSTn,
TX_Data, TX_En_Sig,
TX_Done_Sig, TX_Pin_Out
);

input CLK;
input RSTn;
input [7:0]TX_Data;
input TX_En_Sig;
output TX_Done_Sig;
output TX_Pin_Out;

/********************************/

wire BPS_CLK;

tx_bps_module U1
(
.CLK( CLK ),
.RSTn( RSTn ),
.Count_Sig( TX_En_Sig ), // input - from U2
.BPS_CLK( BPS_CLK ) // output - to U2
);

/*********************************/

tx_control_module U2
(
.CLK( CLK ),
.RSTn( RSTn ),
.TX_En_Sig( TX_En_Sig ), // input - from top
.TX_Data( TX_Data ), // input - from top
.BPS_CLK( BPS_CLK ), // input - from U2
.TX_Done_Sig( TX_Done_Sig ), // output - to top
.TX_Pin_Out( TX_Pin_Out ) // output - to top
);

/***********************************/

endmodule

串口接受

module detect_module
(
    CLK, RSTn,
     RX_Pin_In,
     H2L_Sig
);
    input CLK;
     input RSTn;
     input RX_Pin_In;
     output H2L_Sig;
                     
     /******************************/                
                     
     reg H2L_F1;
     reg H2L_F2;
                     
     always @ ( posedge CLK or negedge RSTn )
         if( !RSTn )
              begin            
                    H2L_F1 <= 1'b1;
                     H2L_F2 <= 1'b1;
                end    
          else            
              begin            
                    H2L_F1 <= RX_Pin_In;
                     H2L_F2 <= H2L_F1;
                end    
                    
    /***************************************/                
                    
    assign H2L_Sig = H2L_F2 & !H2L_F1;
                    
    /***************************************/                
                    
endmodule

module rx_control_module
(
CLK, RSTn,
H2L_Sig, RX_Pin_In, BPS_CLK, RX_En_Sig,
Count_Sig, RX_Data, RX_Done_Sig

);

input CLK;
input RSTn;

input H2L_Sig;
input RX_En_Sig;
input RX_Pin_In;
input BPS_CLK;

output Count_Sig;
output [7:0]RX_Data;
output RX_Done_Sig;

/********************************************************/

reg [3:0]i;
reg [7:0]rData;
reg isCount;
reg isDone;

always @ ( posedge CLK or negedge RSTn )
if( !RSTn )
begin
i <= 4'd0;
rData <= 8'd0;
isCount <= 1'b0;
isDone <= 1'b0;
end
else if( RX_En_Sig )
case ( i )

4'd0 :
if( H2L_Sig ) begin i <= i + 1'b1; isCount <= 1'b1; end /*进入第0位,同时驱动bps_module开始计数。又以bps_module驱动状态1~11*/

4'd1 :
if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; end /*第0位中部，BPS_CLK发出第一个脉冲，忽略第0位*/

4'd2, 4'd3, 4'd4, 4'd5, 4'd6, 4'd7, 4'd8, 4'd9 :
if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; rData[ i - 2 ] <= RX_Pin_In; end

4'd10 :
if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; end

4'd11 :
if( BPS_CLK ) begin i <= i + 1'b1; end

4'd12 :
begin i <= i + 1'b1; isDone <= 1'b1; isCount <= 1'b0; end

4'd13 :
begin i <= 4'd0; isDone <= 1'b0; end

endcase

/********************************************************/

assign Count_Sig = isCount;
assign RX_Data = rData;
assign RX_Done_Sig = isDone;

/*********************************************************/

endmodule

module rx_bps_module
(
    CLK, RSTn,
     Count_Sig,
     BPS_CLK
);
            
    input CLK;
     input RSTn;
     input Count_Sig;
     output BPS_CLK;
             
     /***************************/        
             
     reg [12:0]Count_BPS;
             
     always @ ( posedge CLK or negedge RSTn )
        if( !RSTn )
             Count_BPS <= 13'd0;
         else if( Count_BPS == 13'd5207 )
             Count_BPS <= 13'd0;
         else if( Count_Sig )
             Count_BPS <= Count_BPS + 1'b1;
         else    
             Count_BPS <= 13'd0;
              
     /********************************/        
            
    assign BPS_CLK = ( Count_BPS == 12'd2604 ) ? 1'b1 : 1'b0;            /*周期中间开始采集数据*/
            
    /*********************************/            
            
endmodule

module rx_module
(
CLK, RSTn,
RX_Pin_In, RX_En_Sig,
RX_Done_Sig, RX_Data
);

input CLK;
input RSTn;

input RX_Pin_In;
input RX_En_Sig;

output [7:0]RX_Data;
output RX_Done_Sig;

/**********************************/

wire H2L_Sig;

detect_module U1
(
.CLK( CLK ),
.RSTn( RSTn ),
.RX_Pin_In( RX_Pin_In ), // input - from top
.H2L_Sig( H2L_Sig ) // output - to U3
);

/**********************************/

wire BPS_CLK;

rx_bps_module U2
(
.CLK( CLK ),
.RSTn( RSTn ),
.Count_Sig( Count_Sig ), // input - from U3
.BPS_CLK( BPS_CLK ) // output - to U3
);

/**********************************/

wire Count_Sig;

rx_control_module U3
(
.CLK( CLK ),
.RSTn( RSTn ),

.H2L_Sig( H2L_Sig ), // input - from U1
.RX_En_Sig( RX_En_Sig ), // input - from top
.RX_Pin_In( RX_Pin_In ), // input - from top
.BPS_CLK( BPS_CLK ), // input - from U2

.Count_Sig( Count_Sig ), // output - to U2
.RX_Data( RX_Data ), // output - to top
.RX_Done_Sig( RX_Done_Sig ) // output - to top

);

/************************************/