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使用chatgpt写的串口模块,verilog实现

wu051778 2023-07-15 原文

还是很震撼的,仅供参考:

由于串口模块的具体实现方式与所用的FPGA设备和外设有关,因此无法提供通用的Verilog代码。以下是一个简单的示例,仅供参考。

module uart(
input clk, // 时钟信号 
input reset, // 复位信号 
input tx_en, // 发送使能信号 
input [7:0] tx_data, // 发送数据 
input rx_en, // 接收使能信号 
output [7:0] rx_data, // 接收数据 
output rx_ready // 接收完成信号 
);

parameter DATA_WIDTH = 8; // 数据位宽 
parameter PARITY_EN = 1; // 奇偶校验使能 
parameter PARITY_TYPE = 0; // 奇偶校验类型(0:偶校验,1:奇校验) 
parameter STOP_BITS = 1; // 停止位数(1:1位,2:2位)
parameter BAUD_RATE = 9600; // 波特率参数(可根据需要修改)

reg [DATA_WIDTH+1:0] tx_reg; // 发送寄存器,包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位 
reg [DATA_WIDTH-1:0] tx_data_reg; // 发送数据寄存器 
reg [7:0] rx_reg; // 接收寄存器 
reg rx_ready_reg; // 接收完成寄存器

// 计算波特率分频系数 
reg [31:0] baud_div; 
always @(*) 
begin 
    baud_div = clk / (BAUD_RATE * 16); 
end

// 发送逻辑 
reg [3:0] tx_state; // 发送状态机状态 
parameter TX_IDLE = 4'b0000; // 空闲状态 
parameter TX_START = 4'b0001; // 起始位状态 
parameter TX_DATA = 4'b0010; // 数据位状态 
parameter TX_PARITY = 4'b0011; // 奇偶校验位状态 
parameter TX_STOP = 4'b0100; // 停止位状态 

always @(posedge clk or posedge reset) 
begin 
    if (reset) 
        begin 
            tx_reg <= {1'b0, {DATA_WIDTH{1'b0}}, 1'b0}; 
            tx_data_reg <= {DATA_WIDTH{1'b0}}; 
            tx_state <= TX_IDLE; 
        end 
    else 
        begin 
            case (tx_state) 
                TX_IDLE: 
                    begin 
                        if (tx_en) 
                            begin 
                                tx_reg <= {1'b0, tx_data_reg, 1'b0}; 
                                tx_state <= TX_START; 
                            end 
                    end 
                TX_START: 
                    begin 
                        tx_reg <= {1'b1, tx_data_reg, PARITY_TYPE ? ~tx_data_reg[DATA_WIDTH-1] : tx_data_reg[DATA_WIDTH-1]}; 
                        tx_state <= PARITY_EN ? TX_PARITY : TX_STOP; 
                    end 
                TX_DATA: 
                    begin 
                        tx_reg <= {1'b0, tx_data_reg, PARITY_TYPE ? ~tx_data_reg[DATA_WIDTH-1] : tx_data_reg[DATA_WIDTH-1]}; 
                        tx_state <= PARITY_EN ? TX_PARITY : TX_STOP; 
                    end 
                TX_PARITY: 
                    begin 
                        tx_reg <= {1'b0, tx_data_reg, PARITY_TYPE ? ~tx_data_reg[DATA_WIDTH-1] : tx_data_reg[DATA_WIDTH-1]}; 
                        tx_state <= TX_STOP; 
                    end 
                TX_STOP: 
                    begin 
                        tx_reg <= {1'b1, {DATA_WIDTH{1'b1}}, 1'b1}; 
                        tx_state <= TX_IDLE; 
                    end 
            endcase 
        end 
end

// 发送数据寄存器更新 
always @(posedge clk or posedge reset) 
begin 
    if (reset) 
        begin 
            tx_data_reg <= {DATA_WIDTH{1'b0}}; 
        end 
    else 
        begin 
            if (tx_en && tx_state == TX_IDLE) 
                begin 
                    tx_data_reg <= tx_data; 
                end 
        end 
end

// 发送数据输出 
assign tx_out = tx_reg[0];

// 接收逻辑 
reg [3:0] rx_state; // 接收状态机状态 
parameter RX_IDLE = 4'b0000; // 空闲状态 
parameter RX_START = 4'b0001; // 起始位状态 
parameter RX_DATA = 4'b0010; // 数据位状态 
parameter RX_PARITY = 4'b0011; // 奇偶校验位状态 
parameter RX_STOP = 4'b0100; // 停止位状态 
reg [3:0] rx_bit_cnt; // 接收位计数器 

always @(posedge clk or posedge reset) 
begin 
    if (reset) 
        begin 
            rx_reg <= 8'h00; 
            rx_ready_reg <= 1'b0; 
            rx_state <= RX_IDLE; 
            rx_bit_cnt <= 4'd0; 
        end 
    else 
        begin 
            case (rx_state) 
                RX_IDLE: 
                    begin 
                        if (!rx_en) 
                            begin 
                                rx_bit_cnt <= 4'd0; 
                            end 
                        else 
                            if (!rx_in) 
                                begin 
                                    rx_state <= RX_START; 
                                    rx_bit_cnt <= 4'd1; 
                                end 
                    end 
                RX_START: 
                    begin 
                        rx_bit_cnt <= rx_bit_cnt + 1; 
                        if (rx_bit_cnt == DATA_WIDTH+1) 
                            begin 
                                rx_state <= PARITY_EN ? RX_PARITY : RX_STOP; 
                                rx_bit_cnt <= 4'd0; 
                            end 
                    end 
                RX_DATA: 
                    begin 
                        rx_bit_cnt <= rx_bit_cnt + 1; 
                        if (rx_bit_cnt == DATA_WIDTH) 
                            begin 
                                rx_state <= PARITY_EN ? RX_PARITY : RX_STOP; 
                                rx_bit_cnt <= 4'd0; 
                            end 
                        else 
                            begin 
                                rx_reg <= {rx_reg[6:0], rx_in}; 
                            end 
                    end 
                RX_PARITY: 
                    begin 
                        rx_bit_cnt <= rx_bit_cnt + 1; 
                        if (rx_bit_cnt == 1) 
                            begin 
                                if (PARITY_TYPE) 
                                    begin 
                                        if (rx_in != ~rx_reg[DATA_WIDTH-1]) 
                                            begin 
                                                rx_state <= RX_IDLE; 
                                                rx_bit_cnt <= 4'd0; 
                                            end 
                                    end 
                                else 
                                    begin 
                                        if (rx_in != rx_reg[DATA_WIDTH-1]) 
                                            begin 
                                                rx_state <= RX_IDLE; 
                                                rx_bit_cnt <= 4'd0; 
                                            end 
                                    end 
                            end 
                        else 
                            begin 
                                rx_state <= RX_STOP; 
                                rx_bit_cnt <= 4'd0; 
                            end 
                    end 
                RX_STOP: 
                    begin 
                        rx_bit_cnt <= rx_bit_cnt + 1; 
                        if (rx_bit_cnt == STOP_BITS) 
                            begin 
                                rx_ready_reg <= 1'b1; 
                                rx_state <= RX_IDLE; 
                                rx_bit_cnt <= 4'd0; 
                            end 
                    end 
            endcase 
        end 
end

// 接收数据输出 
assign rx_data = rx_reg[DATA_WIDTH-1:0]; 
assign rx_ready = rx_ready_reg;

endmodule

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