在Verilog中实现一个基本的串口接收器可以通过以下步骤完成:
定义串口通信的时序和协议。
设计状态机来识别起始位、数据帧和停止位。
使用时钟沿触发数据的采样和读取。
以下是一个简单的Verilog代码示例,实现了一个8位数据位宽的串口接收器:
module uart_rx(
input clk,
input rst_n,
input rx,
output reg [7:0] data,
output reg data_valid
);
// UART receiver FSM
parameter IDLE = 2'b00;
parameter START = 2'b01;
parameter DATA = 2'b10;
reg [1:0] state_reg, state_next;
reg [3:0] bit_cnt;
// FSM next-state logic
always @ (state_reg or rx)
begin
state_next = IDLE;
case (state_reg)
IDLE:
if (rx == 1'b0)
state_next = START;
START:
if (bit_cnt == 4'd8 && rx == 1'b1)
state_next = DATA;
DATA:
if (bit_cnt == 4'd11 && rx == 1'b1)
state_next = IDLE;
endcase
end
// FSM state flip-flops
always @ (posedge clk or negedge rst_n)
begin
if (!rst_n)
state_reg <= IDLE;
else
state_reg <= state_next;
end
// Data sampling
always @ (posedge clk or negedge rst_n)
begin
if (!rst_n)
begin
bit_cnt <= 4'd0;
data <= 8'd0;
data_valid <= 1'b0;
end
else
begin
case (state_reg)
START:
bit_cnt <= 4'd1;
DATA:
if (bit_cnt < 4'd9)
begin
bit_cnt <= bit_cnt + 4'd1;
data[7-bit_cnt] <= rx; // Sample data bit
end
default: ;
endcase
if (state_reg == DATA && bit_cnt == 4'd9)
begin
data_valid <= 1'b1; // Mark data as valid for one clock cycle
bit_cnt <= 4'd10; // Prevent data_valid from staying high indefinitely
end
else
data_valid <= 1'b0;
end
end
endmodule
在这个例子中,uart_rx模块接收名为rx的串行数据输入,clk是系统时钟输入,rst_n是异步复位输入。模块输出data是接收到的8位数据,data_valid是一个单比特信号,在有效数据被采样时为高电平。
请注意,这个例子没有实现奇偶校验、停止位检测或波特率生成器。这些功能可以根据需要添加到设计中。
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