用verilog写一个spi驱动

以下是一个简单的 SPI Master 模块的 Verilog 代码，用于与从设备进行通信：

module spi_master(
    input clk, rst, enable,
    input [7:0] tx_data,
    output reg [7:0] rx_data
);

reg [7:0] shift_reg;
reg [3:0] bit_cnt;
reg cs_n, sck, mosi, miso;

parameter IDLE = 2'b00, SHIFT = 2'b01, DONE = 2'b10;
reg [1:0] state = IDLE;

assign mosi = shift_reg[7];
assign cs_n = ~state[1];
assign rx_data = shift_reg;

always @(posedge clk or negedge rst) begin
    if (!rst) begin
        state <= IDLE;
        bit_cnt <= 0;
        shift_reg <= 0;
    end else if (enable) begin
        case (state)
            IDLE: begin
                shift_reg <= tx_data;
                state <= SHIFT;
            end

            SHIFT: begin
                bit_cnt <= bit_cnt + 1;
                shift_reg <= {shift_reg[6:0], miso};
                if (bit_cnt == 7)
                    state <= DONE;
            end

            DONE: begin
                state <= IDLE;
                bit_cnt <= 0;
            end
        endcase
    end
end

always @(posedge clk or negedge rst) begin
    if (!rst) begin
        sck <= 0;
    end else if (enable) begin
        case (state)
            IDLE: begin
                sck <= 0;
            end

            SHIFT: begin
                sck <= ~sck;
            end

            DONE: begin
                sck <= 0;
            end
        endcase
    end
end

endmodule

该模块具有以下端口：

- `clk`：时钟输入
- `rst`：复位输入
- `enable`：启用输入，用于控制模块何时发送数据
- `tx_data`：发送的字节数据输入
- `rx_data`：接收的字节数据输出

该模块支持 SPI 协议的主机模式，并在 `tx_data` 输入端口上接收要发送的字节数据。在 `rx_data` 输出端口上返回从从设备接收的字节数据。

该模块的状态机包括三个状态：`IDLE`，`SHIFT` 和 `DONE`。在 `IDLE` 状态下，模块等待使能信号 `enable` 被置高。然后，它将要发送的字节数据存储在 `shift_reg` 寄存器中，并将状态切换到 `SHIFT`。

在 `SHIFT` 状态下，模块通过 `mosi` 输出端口发送字节数据，同时接收从从设备返回的字节数据。它使用 `bit_cnt` 寄存器来跟踪当前发送的位数，并在发送完所有 8 位后将状态切换到 `DONE`。

在 `DONE` 状态下，模块将状态切换回 `IDLE`，并将接收到的字节数据存储在 `shift_reg` 寄存器中，以便在下次传输中返回。