用 Verilog 编写的 uart 通信代码

UART（通用异步收发传输器）是一种广泛使用的串行通信协议，它允许微控制器或其他设备进行异步串行通信。在Verilog中编写UART通信代码通常涉及到实现一个能够发送和接收数据的模块。下面是一个简化的UART发送器模块的基本结构和关键点：

module uart_tx (
    input wire clk,             // 时钟信号
    input wire reset,           // 复位信号
    input wire [7:0] data_in,   // 要发送的8位数据
    input wire tx_start,        // 开始发送信号
    output reg tx,              // UART发送线
    output wire tx_busy         // 忙信号，指示UART正在发送数据
);

// 参数定义
parameter CLK_FREQ = 50_000_000; // 时钟频率
parameter BAUD_RATE = 9600;     // 波特率

// 内部变量定义
reg [7:0] bit_cnt;              // 发送位计数
reg [15:0] clk_div;             // 分频计数器
reg [7:0] shift_reg;            // 移位寄存器
reg state;                      // 状态机当前状态

// 波特率分频计算
localparam integer DIVIDER = CLK_FREQ / BAUD_RATE;

// UART状态机的状态定义
localparam IDLE = 1'b0;
localparam TX = 1'b1;

// UART发送逻辑
always @(posedge clk or posedge reset) begin
    if (reset) begin
        // 复位逻辑
        tx <= 1'b1; // UART空闲状态为高电平
        state <= IDLE;
        bit_cnt <= 0;
        clk_div <= 0;
    end else begin
        case (state)
            IDLE: begin
                if (tx_start) begin
                    shift_reg <= data_in; // 加载数据到移位寄存器
                    bit_cnt <= 8;         // 设置位计数为8
                    clk_div <= DIVIDER / 2; // 初始化分频计数器
                    state <= TX;
                    tx <= 0;              // 开始传输时拉低信号
                end
            end
            TX: begin
                if (clk_div > 0) begin
                    clk_div <= clk_div - 1;
                end else begin
                    clk_div <= DIVIDER - 1;
                    tx <= shift_reg[0];   // 发送最低位
                    shift_reg <= shift_reg >> 1; // 移位准备发送下一位
                    bit_cnt <= bit_cnt - 1;
                    if (bit_cnt == 0) begin
                        state <= IDLE;     // 发送完成，回到IDLE状态
                        tx <= 1'b1;        // 释放UART线
                    end
                end
            end
        endcase
    end
end

// tx_busy信号逻辑
assign tx_busy = (state != IDLE);

endmodule

这个代码提供了一个UART发送器的基本框架。它使用了一个简单的状态机来控制发送过程，并使用分频器来生成波特率。这个例子仅用于演示，并未包含校验位、停止位等完整UART协议的全部细节。在实际应用中，可能还需要考虑这些额外的协议细节。