verilog 串口报文

在 Verilog 中实现串口通信可以使用 UART（通用异步收发传输器）模块。以下是一个简单的 Verilog UART 模块，可以用于发送和接收串口报文。

module uart_tx_rx (
  input clk,
  input reset,
  input tx_enable,
  output tx,
  input rx,
  output reg [7:0] rx_data,
  output reg rx_data_ready
);

parameter BAUD_RATE = 9600; // 波特率
parameter CLK_FREQ = 50000000; // 时钟频率

// 计算波特率分频系数
localparam DIVIDER = CLK_FREQ / (BAUD_RATE * 16);

// 发送状态机
reg [3:0] tx_state;
reg [3:0] tx_bits;
reg [7:0] tx_data;

// 接收状态机
reg [3:0] rx_state;
reg [3:0] rx_bits;
reg [7:0] rx_buffer;

// 发送状态机
always @(posedge clk) begin
  if (reset) begin
    tx_state <= 4'b0000;
    tx_bits <= 4'b0000;
    tx_data <= 8'b00000000;
    tx <= 1'b1;
  end else if (tx_enable) begin
    case (tx_state)
      4'b0000: begin // 空闲状态
        tx <= 1'b1;
        if (tx_enable) begin
          tx_state <= 4'b0001;
          tx_bits <= 4'b0000;
          tx_data <= 8'b00000000;
        end
      end
      4'b0001: begin // 发送起始位
        tx <= 1'b0;
        tx_bits <= 4'b0001;
        tx_data <= 8'b00000001;
        tx_state <= 4'b0010;
      end
      4'b0010: begin // 发送数据位
        tx <= tx_data[tx_bits];
        tx_bits <= tx_bits + 1;
        if (tx_bits == 4'b1000) begin
          tx_state <= 4'b0011;
        end
      end
      4'b0011: begin // 发送停止位
        tx <= 1'b1;
        tx_bits <= 4'b0000;
        tx_data <= 8'b00000000;
        tx_state <= 4'b0000;
      end
    endcase
  end
end

// 接收状态机
always @(posedge clk) begin
  if (reset) begin
    rx_state <= 4'b0000;
    rx_bits <= 4'b0000;
    rx_buffer <= 8'b00000000;
    rx_data_ready <= 1'b0;
  end else begin
    case (rx_state)
      4'b0000: begin // 空闲状态
        if (~rx) begin
          rx_bits <= 4'b0001;
          rx_buffer <= 8'b00000000;
          rx_state <= 4'b0001;
        end
      end
      4'b0001: begin // 接收起始位
        if (~rx) begin
          rx_bits <= 4'b0010;
          rx_state <= 4'b0010;
        end else begin
          rx_bits <= 4'b0000;
          rx_buffer <= 8'b00000000;
          rx_state <= 4'b0000;
        end
      end
      4'b0010: begin // 接收数据位
        rx_buffer[rx_bits - 1] <= rx;
        rx_bits <= rx_bits + 1;
        if (rx_bits == 4'b1000) begin
          rx_state <= 4'b0011;
        end
      end
      4'b0011: begin // 接收停止位
        if (rx) begin
          rx_bits <= 4'b0000;
          rx_buffer <= 8'b00000000;
          rx_data <= rx_buffer;
          rx_data_ready <= 1'b1;
          rx_state <= 4'b0000;
        end else begin
          rx_bits <= 4'b0000;
          rx_buffer <= 8'b00000000;
          rx_state <= 4'b0000;
        end
      end
    endcase
  end
end

endmodule

该模块接收时钟信号（`clk`）、复位信号（`reset`）、使能发送信号（`tx_enable`）、发送数据信号（`tx`）和接收数据信号（`rx`）。在发送时，该模块依据波特率和时钟频率，计算分频系数，并使用状态机实现发送功能。在接收时，该模块依据接收到的起始位、数据位和停止位，使用状态机实现接收功能。接收到的数据可以通过 `rx_data` 和 `rx_data_ready` 输出信号获得。