fpga串口通信数码管显示

### FPGA 控制串口通信并在数码管上显示

#### 硬件连接
为了实现FPGA控制串口通信并在数码管上显示，硬件部分需要连接如下组件：

- **FPGA 开发板**
- **USB转TTL串口线**：用于PC与FPGA之间的串口通信。
- **74HC595移位寄存器**：负责将SPI接口的数据转换成并行输出到数码管。
- **共阳极或共阴极数码管**

具体连接方式为：
- 将 USB 转 TTL 串口线的 TX 和 RX 分别接到 FPGA 的 UART 收发端子上。
- 使用 SPI 接口连接至 74HC595 移位寄存器，其中 MOSI 对应 DS (Data Serial input)，SCLK 连接 SH_CP (Shift Register Clock)[^1]。

#### 实现方法概述
整个系统的实现分为三个主要部分：
- **UART接收模块**：处理来自 PC 的串口命令。
- **SPI发送模块**：向 74HC595 发送数据以更新数码管显示内容。
- **定时刷新机制**：确保数码管能够持续稳定地显示字符。

#### 示例代码
以下是基于 Verilog 编写的简化版示例代码片段，展示了如何集成上述各个功能模块。

module top_module(
    input wire clk,        // 主时钟输入
    input wire rst_n,      // 复位信号(低电平有效)
    input wire rx_data,    // 来自外部设备(RS232)的数据流
    output reg [7:0] spi_mosi,
    output reg spi_sclk    
);

// 定义内部变量和参数...
parameter CLK_FREQ = 50_000_000; // 假设系统工作频率为50MHz
parameter BAUD_RATE = 115200;
localparam DIVIDER = CLK_FREQ / BAUD_RATE;

reg [15:0] baud_divider;
wire uart_rx_done;
wire [7:0] received_byte;

uart_receiver u_uart_rx (
    .clk(clk),
    .rst_n(rst_n),
    .rx(rx_data),
    .baud_tick(baud_divider[0]),
    .data_out(received_byte),
    .done(uart_rx_done)
);

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) 
        baud_divider <= 16'd0;
    else if (baud_divider == DIVIDER - 1)
        baud_divider <= 16'b0;
    else 
        baud_divider <= baud_divider + 1;
end

spi_master u_spi_tx (
    .clk(clk),
    .rst_n(rst_n),
    .tx_start(uart_rx_done),     // 当有新字节到达时启动传输
    .tx_data(received_byte),      // 待传送给74HC595的数据
    .mosi(spi_mosi),
    .sclk(spi_sclk)
);

此段代码实现了基本的功能框架，实际应用中可能还需要加入更多细节优化及时序调整[^2]。