verilog 串口设计及串口的顶层文件、时间计时

好的，关于 Verilog 串口设计及串口的顶层文件、时间计时，我来简单介绍一下。

Verilog 串口设计通常包括三个部分：发送模块、接收模块和顶层文件。其中，发送模块负责将数据按照串口通信协议发送出去，接收模块负责接收来自串口的数据并进行解析，顶层文件则是将发送和接收模块进行连接，同时对整个系统进行时钟、复位等控制。

下面是一个简单的 Verilog 串口发送模块的代码示例：

module uart_tx(
  input clk, // 时钟信号
  input rst, // 复位信号
  input [7:0] tx_data, // 待发送的数据
  input start_tx, // 开始发送信号
  output reg tx_busy, // 发送忙信号
  output reg tx_done, // 发送完成信号
  output reg tx_out // 串口输出信号
);

  // 定义状态机状态
  parameter IDLE = 2'b00, START = 2'b01, DATA = 2'b10, STOP = 2'b11;
  reg [1:0] state = IDLE;

  // 定义计数器和数据寄存器
  reg [3:0] cnt = 4'b0000;
  reg [7:0] data_reg;

  // 发送数据
  always@(posedge clk, posedge rst) begin
    if(rst) begin
      state <= IDLE;
      cnt <= 4'b0000;
      data_reg <= 8'b00000000;
      tx_busy <= 1'b0;
      tx_done <= 1'b0;
      tx_out <= 1'b1;
    end
    else begin
      case(state)
        IDLE: begin
          if(start_tx) begin
            state <= START;
          end
        end
        START: begin
          tx_out <= 1'b0;
          cnt <= 4'b0000;
          data_reg <= tx_data;
          state <= DATA;
        end
        DATA: begin
          if(cnt < 4'b1000) begin
            tx_out <= data_reg[0];
            data_reg <= {data_reg[6:0], 1'b0};
            cnt <= cnt + 1'b1;
          end
          else begin
            tx_out <= 1'b1;
            state <= STOP;
          end
        end
        STOP: begin
          tx_out <= 1'b1;
          tx_done <= 1'b1;
          state <= IDLE;
        end
      endcase
      tx_busy <= (state != IDLE);
    end
  end

endmodule

上述代码中，状态机包含了四个状态：IDLE、START、DATA和STOP。在发送开始信号（start_tx）到达时，状态机从IDLE状态进入START状态，开始发送数据。在START状态下，将数据寄存器（data_reg）赋值为待发送数据（tx_data），同时将计数器（cnt）清零，并进入DATA状态。在DATA状态下，将数据寄存器中的数据逐位输出到串口，并将计数器加1，直到发送完所有数据。发送完成后，状态机进入STOP状态，发送停止位，并将发送完成信号（tx_done）置为1。最后回到IDLE状态，等待下一次发送。

接收模块的设计类似，不再赘述。

至于顶层文件，可以通过实例化发送和接收模块，并将其连接到串口物理接口上，如下所示：

module uart_top(
  input clk,
  input rst,
  input [7:0] tx_data,
  input start_tx,
  output reg tx_busy,
  output reg tx_done,
  output reg tx_out,
  input rx_in,
  output reg [7:0] rx_data,
  output reg rx_done
);

  // 实例化发送和接收模块
  uart_tx tx_inst(
    .clk(clk),
    .rst(rst),
    .tx_data(tx_data),
    .start_tx(start_tx),
    .tx_busy(tx_busy),
    .tx_done(tx_done),
    .tx_out(tx_out)
  );
  uart_rx rx_inst(
    .clk(clk),
    .rst(rst),
    .rx_in(rx_in),
    .rx_data(rx_data),
    .rx_done(rx_done)
  );

  // 将发送和接收模块连接到串口物理接口上
  assign tx_out = tx_inst.tx_out;
  assign rx_in = rx_inst.rx_in;

endmodule

最后，关于时间计时，可以使用计数器来实现。在 Verilog 中，可以使用 always@(posedge clk) 来实现时钟上升沿触发的计数器。例如，一个8位计数器的代码实现如下：

reg [7:0] cnt = 8'b00000000;

always@(posedge clk) begin
  if(rst) begin
    cnt <= 8'b00000000;
  end
  else begin
    cnt <= cnt + 1'b1;
  end
end

上述代码中，计数器 cnt 在复位信号（rst）为1时清零，否则在时钟上升沿触发时加1。可以根据需要修改位数和计数范围。