Verilog之UART源程序.docx
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Verilog之UART源程序
//2011-12-08zheng
/*****************程序说明**************************************************
功能：
UART串口通讯实信实验
描述：
本程序共四个模块
模块1：
接收数据的波特率发生模块，接收模块在接收到下降沿时，通过标志位启
动该模块的波特率计数器，并在计数中返回一个采样标志位给接受模块，
通知接收模块采样；
----------------------------------------------------------------------
模块2：
数据接收模块，该模块一旦监测到数据输入端有下降沿，就立即启动波
特率（标志位置1），并使能接收标志位rx_int，接收开始；
----------------------------------------------------------------------
模块3：
发送数据的波特率发生模块，发送模块在监测到接收标志位rx_int产生下
降沿时，通过标志位启动该模块的的波特率计数器，并在计数中返回一
个发送标志位给发送模块，通知发送模块发送数据；
----------------------------------------------------------------------
模块4：
数据发送模块，该模块一旦监测到接收标志位rx_int有下降沿，就立即启
动波特率（标志位置1），并使能接收标志位tx_en，发送开始；
----------------------------------------------------------------------
引脚：
clk：
50Mhz时钟输入，Pin23；
rst_n:
复位，低电平有效，Pin144；
receive：
数据接收端，Pin160，需要跳线帽
send：
数据发送端，Pin163，需要跳线帽
******************************************************************************/
modulelesson5（clk,rst_n,receive,send）;
inputclk;
inputrst_n;
inputreceive;
outputsend;
wire[7:
0]data;//连接接收模块与发送模块，以便数据传输
wirebaud_start1,baud_start2;
//baud_start1：
接收模块的波特率启动标志位；
//baud_start2：
发送模块的波特率启动标志位；
wiremid_flag1,mid_flag2;
//mid_flag1：
接收数据标志位，由接收波特率发生模块发来；
//mid_flag2：
发送数据标志位，由发送波特率发生模块发来；
wireinterrupt;
//接收完数据的标志位，同时也是发送数据的启示标志位；
/********************************************************************
本程序采用模块化设计，即模块例化，分为4个模块，其中两个
波特率发生模块共用;
注意：
例化的格式很重要~!
!
********************************************************************/
baud_selectbaud_receive（
.clk（clk）,
.rst_n（rst_n）,
.baud_start（baud_start1）,
.mid_flag（mid_flag1）
）;
//模块1：
接收数据的波特率发生模块;
//------------------------------------------------------------------
receive_uartrecsive_232（
.clk（clk）,
.rst_n（rst_n）,
.rs232_rx（receive）,
.baud_start（baud_start1）,
.mid_flag（mid_flag1）,
.rx_int（interrupt）,
.rx_data（data）
）;
//模块2：
数据接收模块;
//------------------------------------------------------------------
baud_selectbaud_send（
.clk（clk）,
.rst_n（rst_n）,
.baud_start（baud_start2）,
.mid_flag（mid_flag2）
）;
//模块3：
发送数据的波特率发生模块;
//------------------------------------------------------------------
send_uartsend_232（
.clk（clk）,
.rst_n（rst_n）,
.rs232_tx（send）,
.baud_start（baud_start2）,
.mid_flag（mid_flag2）,
.tx_int（interrupt）,
.tx_data（data）
）;
//模块4：
数据发送模块;
//------------------------------------------------------------------
endmodule
//**************************over******************************//
//2011-12-08zheng
/*****************程序说明**************************************************
功能：
波特率发生模块
描述：
在收到来自接收模块或者发送模块的启动信号baud_start后，启动波特率计数器，
产生9600的比特率
端口：
clk：
50Mhz时钟输入，Pin23；
rst_n:
复位，低电平有效，Pin144；
mid_flag：
接收/发送数据标志位，接收或者发送数据位的中间采样点；
baud_start：
波特率启动标志位；
波特率计算：
eg：
9600bps=9600bit/s
9600bit/s=9600bit/1000000us，
那么传输每bit要1000000/9600us，而一个时钟周期位0.02us，
由此可计算出1000000/9600us有多少个0.02us，即多少个时钟，
计算得：
传输每bit要5208个时钟周期，计数从0到5207；
*****************************************************************************/
modulebaud_select（clk,rst_n,baud_start,mid_flag）;
inputclk;
inputrst_n;
inputbaud_start;
outputmid_flag;
//parameterbps9600=5207,//波特率为9600bps
//bps19200=2603,//波特率为19200bps
//bps38400=1301,//波特率为38400bps
//bps57600=867,//波特率为57600bps
//bps115200=433;//波特率为115200bps
//
//parameterbps9600_2=2603,
//bps19200_2=1301,
//bps38400_2=650,
//bps57600_2=433,
//bps115200_2=216;
`defineBPS_PARA5207
`defineBPS_PARA_22603
//***************************************************************************
//波特率分频计数器，当启动信号标志位为1时计数开始
reg[12:
0]cont;
always@（posedgeclkornegedgerst_n）
if（!
rst_n）cont<=13'd0;
elseif（（cont==`BPS_PARA）||!
baud_start）cont<=13'b0_0000_0000_0000;
elsecont<=cont+1'b1;
//***************************************************************************
//发送一个位需要5028个时钟周期，在一个数据位中间时刻，即计数到2603时，接收或发送
//标志位置1，并传输给接收模块或者发送模块，以发送或接收数据；
regmid_flag_1;
always@（posedgeclkornegedgerst_n）
if（!
rst_n）mid_flag_1<=1'b0;
elseif（（cont==`BPS_PARA_2））mid_flag_1<=1'b1;
elsemid_flag_1<=1'b0;
assignmid_flag=mid_flag_1;
//***************************************************************************
endmodule
//*****************************over***************************************//
//2011-12-08zheng
/*****************程序说明**************************************************
功能：
接收数据模块
描述：
在接收波特率的驱动下，该模块将从数据输入端接收的数据存放在寄存器
rx_data[7:
0]里，并输出给发送模块
端口：
clk：
50Mhz时钟输入，Pin23；
rst_n:
复位，低电平有效，Pin144；
rs232_rx:
与顶层模块的输入引脚receive对应；
mid_flag：
由接收波特率发生模块发来，1--标志采样，0--不采样；
与顶层mid_flag1对应；
baud_start：
接收波特率启动标志位，与顶层mbaud_start1对应；
rx_data[7:
0]：
将接收的数据输出，与顶层的data[7:
0]对应；
rx_int：
接收数据标志位：
在接收数据时一直保持1，接收完或者
接收数据时保持0，对应顶层interrupt；
UART时序：
——___********————
……0********1……
0：
启示位0，*：
8位数据，1：
结束位1
*****************************************************************************/
modulereceive_uart（clk,rst_n,rs232_rx,mid_flag,baud_start,rx_data,rx_int）;
inputclk;
inputrst_n;
inputrs232_rx;
inputmid_flag;
outputbaud_start;
output[7:
0]rx_data;
outputrx_int;
//*************************************************************************
//利用按键消抖原理，先后采样接收端的的电平进行对比，以判断是否有下降沿;
regrs232_rx0,rs232_rx1,rs232_rx2,rs232_rx3;
always@（posedgeclkornegedgerst_n）
begin
if（!
rst_n）
begin
rs232_rx0<=1'b0;
rs232_rx1<=1'b0;
rs232_rx2<=1'b0;
rs232_rx3<=1'b0;
end
elsebegin
rs232_rx0<=rs232_rx;
rs232_rx1<=rs232_rx0;
rs232_rx2<=rs232_rx1;
rs232_rx3<=rs232_rx2;
end
end
wireneg_rs232_rx=rs232_rx3&rs232_rx2&~rs232_rx1&~rs232_rx0;
//**************************************************************************
//如果有下降沿来临，即neg_rs232_rx为1时，波特率发生标志位置1，接收数据标志置1；
//一旦数据接收结束，即num为12时，关断波特率发生器，接收数据标志清零；
regbaud_start_r,rx_int_r;
reg[3:
0]num;
always@（posedgeclkornegedgerst_n）
begin
if（!
rst_n）
begin
baud_start_r<=1'b0;
rx_int_r<=1'b0;
end
elseif（neg_rs232_rx）
begin
baud_start_r<=1'b1;
rx_int_r<=1'b1;
end
elseif（num==4'd12）
begin
baud_start_r<=1'b0;
rx_int_r<=1'b0;
end;
end
assignbaud_start=baud_start_r;
assignrx_int=rx_int_r;
//**************************************************************************
//num：
接收位数标志；
//buffer：
接收数据缓冲器；
//data：
数据寄存器;
//波特率发生模块发来采样标志信号（mid_flag为1）后就进行采样;
reg[7:
0]data;
reg[7:
0]buffer;
always@（posedgeclkornegedgerst_n）
begin
if（!
rst_n）
begin
data<=8'd0;
buffer<=8'd0;
num<=4'd0;
end
elseif（rx_int_r）
begin
if（mid_flag）
begin
num<=num+1'b1;
//注意：
此句与下面case语句是并行的，即case中的num是自加1之前的值;
case（num）
//num=0时为起始位，不存储
4'd1:
buffer[0]<=rs232_rx;
4'd2:
buffer[1]<=rs232_rx;
4'd3:
buffer[2]<=rs232_rx;
4'd4:
buffer[3]<=rs232_rx;
4'd5:
buffer[4]<=rs232_rx;
4'd6:
buffer[5]<=rs232_rx;
4'd7:
buffer[6]<=rs232_rx;
4'd8:
buffer[7]<=rs232_rx;
//num=9时为结束位，不存储
default:
;
endcase
end
elseif（num==4'd12）
begin
num<=4'd0;
data<=buffer;
end
end
end
assignrx_data=data;
//**************************************************************************
endmodule
//******************************over************************************//
//2011-12-08zheng
/*****************程序说明**************************************************
功能：
发送数据模块
描述：
在发送波特率的驱动下，该模块将从接收模块传输来的数据发送出去
端口：
clk：
50Mhz时钟输入，Pin23；
rst_n:
复位，低电平有效，Pin144；
rs232_tx:
与顶层模块的输入引脚send对应；
mid_flag：
由发送波特率发生模块发来，1--发送，0--不发送；
与顶层mid_flag2对应；
baud_start：
发送波特率启动标志位，与顶层baud_start2对应；
tx_data[7:
0]：
准备发送的数据，与顶层的data[7:
0]对应；
tx_int：
接收数据标志位：
在接收数据时一直保持1，接收完或者
接收数据时保持0，对应顶层interrupt；
UART时序：
——___********————
……0********1……
0：
启示位0，*：
8位数据，1：
结束位1
*****************************************************************************/
modulesend_uart（clk,rst_n,rs232_tx,mid_flag,tx_data,tx_int,baud_start）;
inputclk;
inputrst_n;
inputmid_flag;
outputbaud_start;
outputrs232_tx;
input[7:
0]tx_data;
inputtx_int;
//****************************************************************************
//利用按键消抖原理，先后采样接收数据标志位tx_int的电平，以判断是否有下降沿产生
regint0,int1,int2;
always@（posedgeclkornegedgerst_n）
begin
if（!
rst_n）
begin
int0<=1'b0;
int1<=1'b0;
int2<=1'b0;
end
elsebegin
int0<=tx_int;
int1<=int0;
int2<=int1;
end
end
wireint_lock=~int1&int2;
//****************************************************************************
//如果tx_int有下降沿产生，即int_lock为1，就启动波特率发生器，同时使能发送数据,
//并将接收模块发来的数据送入发送数据缓冲器;
//如果发送数据结束，即num=11时，波特率关断，发送使能清零，发送数据缓冲器清零；
regbaud_start_t,send_en;
reg[7:
0]data;
reg[3:
0]num;
always@（posedgeclkornegedgerst_n）
begin
if（!
rst_n）
begin
baud_start_t<=1'b0;
send_en<=1'b0;
data<=8'd0;
end
elseif（int_lock）
begin
baud_start_t<=1'b1;
send_en<=1'b1;
data<=tx_data;
end
elseif（num==4'd11）
begin
baud_start_t<=1'b0;
send_en<=1'b0;
data<=8'd0;
end
end
assignbaud_start=baud_start_t;
//****************************************************************************
//rs232_tx_r:
数据输出寄存器；
//num：
发送数据位数；
regrs232_tx_r;
always@（posedgeclkornegedgerst_n）
begin
if（!
rst_n）
begin
num<=1'b0;
rs232_tx_r<=1'b0;
end
elseif（send_en）
begin
if（mid_flag）
begin
num<=num+1'b1;
case（num）
4'd0:
rs232_tx_r<=1'b0;//起始信号0；
4'd1:
rs232_tx_r<=data[0];
4'd2:
rs232_tx_r<=data[1];
4'd3:
rs232_tx_r
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