用verilog写一个串口程序

以下是一个基本的串口程序，使用Verilog语言实现：

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
output tx, // 发送数据线
input rx, // 接收数据线
output [7:0] rx_data, // 接收数据
output rx_valid // 接收数据有效信号
);

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

// 定义寄存器
reg [3:0] state_reg; // 状态寄存器
reg [7:0] tx_reg; // 发送数据寄存器
reg [3:0] bit_count_reg; // 位计数寄存器
reg [31:0] baud_count_reg; // 波特率计数寄存器
reg rx_data_reg; // 接收数据寄存器
reg rx_valid_reg; // 接收数据有效寄存器

// 初始化寄存器
initial begin
state_reg = 4'b0000;
tx_reg = 8'h00;
bit_count_reg = 4'b0000;
baud_count_reg = 32'h00000000;
rx_data_reg = 1'b0;
rx_valid_reg = 1'b0;
end

// 发送数据状态机
always @ (posedge clk) begin
if (reset) begin
state_reg <= 4'b0000;
tx_reg <= 8'h00;
bit_count_reg <= 4'b0000;
baud_count_reg <= 32'h00000000;
tx <= 1'b1;
end else begin
case (state_reg)
4'b0000: begin // 空闲状态
if (tx_en) begin // 发送使能
tx_reg <= tx_data;
bit_count_reg <= 4'b0000;
baud_count_reg <= 32'h00000000;
tx <= 1'b0;
state_reg <= 4'b0001; // 进入发送状态
end else begin
tx <= 1'b1;
end
end
4'b0001: begin // 发送状态
if (baud_count_reg == (CLK_FREQ / BAUD_RATE) - 1) begin // 波特率计数到达
baud_count_reg <= 32'h00000000;
if (bit_count_reg == 4'b1000) begin // 位计数到达
tx <= 1'b1;
state_reg <= 4'b0000; // 进入空闲状态
end else begin
tx <= tx_reg[bit_count_reg];
bit_count_reg <= bit_count_reg + 1;
end
end else begin
baud_count_reg <= baud_count_reg + 1;
end
end
default: begin // 错误状态
state_reg <= 4'b0000;
end
endcase
end
end

// 接收数据状态机
always @ (posedge clk) begin
if (reset) begin
rx_data_reg <= 1'b0;
rx_valid_reg <= 1'b0;
end else begin
case (state_reg)
4'b0000: begin // 空闲状态
if (!rx) begin // 开始接收数据
baud_count_reg <= 32'h00000000;
bit_count_reg <= 4'b0000;
rx_data_reg <= 1'b0;
rx_valid_reg <= 1'b0;
state_reg <= 4'b0010; // 进入接收状态
end
end
4'b0010: begin // 接收状态
if (baud_count_reg == (CLK_FREQ / BAUD_RATE) - 1) begin // 波特率计数到达
baud_count_reg <= 32'h00000000;
bit_count_reg <= bit_count_reg + 1;
if (bit_count_reg == 4'b1000) begin // 位计数到达
rx_valid_reg <= 1'b1;
state_reg <= 4'b0000; // 进入空闲状态
end else begin
rx_data_reg <= {rx_data_reg[6:0], rx}; // 接收数据
end
end else begin
baud_count_reg <= baud_count_reg + 1;
end
end
default: begin // 错误状态
state_reg <= 4'b0000;
end
endcase
end
end

// 输出接收数据
assign rx_data = rx_data_reg;
assign rx_valid = rx_valid_reg;

endmodule

注意：此代码未经过编译和测试，仅作为示例提供。实际使用时需要根据具体的硬件平台和应用场景进行修改和调试。