1.用System Verilog书写7位数据位,1位偶校验,波特率为115200bps的uart串行发送端 2. 用SV书写对应的行为模型(接收端),并输出激励中的字节值,奇偶性错误的,输出校验错误 3.编写testcase

时间: 2024-05-05 10:16:44 浏览: 190
1. 以下是用System Verilog书写的7位数据位,1位偶校验,波特率为115200bps的uart串行发送端: ```systemverilog module uart_tx ( input clk, input reset, input [6:0] data_in, output reg tx_out ); // 波特率计算 localparam BAUD_RATE = 115200; localparam BIT_TIME = $floor(1000000000/BAUD_RATE); // 单位:ns // 发送状态机 typedef enum logic [2:0] { IDLE, START_BIT, DATA_BITS, PARITY_BIT, STOP_BIT } TxState; reg [2:0] state = IDLE; reg [6:0] data = 7'b0000000; reg parity = 1'b0; reg [3:0] bit_cnt = 4'd0; reg [31:0] bit_timer = 32'd0; // 计时器 always @(posedge clk) begin if (reset) begin bit_timer <= 0; end else begin bit_timer <= bit_timer + 1; end end // 状态机 always @(posedge clk) begin if (reset) begin state <= IDLE; data <= 7'b0000000; parity <= 1'b0; bit_cnt <= 4'd0; tx_out <= 1'b1; end else begin case (state) IDLE: begin if (!tx_out) begin state <= START_BIT; bit_cnt <= 4'd0; bit_timer <= 0; end end START_BIT: begin if (bit_timer >= BIT_TIME) begin tx_out <= 1'b0; state <= DATA_BITS; bit_cnt <= 4'd1; bit_timer <= 0; end end DATA_BITS: begin if (bit_timer >= BIT_TIME) begin data[bit_cnt-1] <= data_in[bit_cnt-1]; parity <= parity ^ data_in[bit_cnt-1]; bit_cnt <= bit_cnt + 1; if (bit_cnt == 8) begin state <= PARITY_BIT; bit_cnt <= 4'd0; end else begin bit_timer <= 0; end end end PARITY_BIT: begin if (bit_timer >= BIT_TIME) begin tx_out <= parity; state <= STOP_BIT; bit_timer <= 0; end end STOP_BIT: begin if (bit_timer >= BIT_TIME) begin tx_out <= 1'b1; state <= IDLE; bit_timer <= 0; end end default: state <= IDLE; endcase end end endmodule ``` 2. 以下是用SV书写的对应的行为模型(接收端),并输出激励中的字节值,奇偶性错误的,输出校验错误: ```systemverilog module uart_rx ( input clk, input reset, input rx_in, output [6:0] data_out, output reg valid, output reg parity_error, output reg frame_error ); // 波特率计算 localparam BAUD_RATE = 115200; localparam BIT_TIME = $floor(1000000000/BAUD_RATE); // 单位:ns // 接收状态机 typedef enum logic [2:0] { IDLE, START_BIT, DATA_BITS, PARITY_BIT, STOP_BIT } RxState; reg [2:0] state = IDLE; reg [6:0] data = 7'b0000000; reg parity = 1'b0; reg [3:0] bit_cnt = 4'd0; reg [31:0] bit_timer = 32'd0; // 计时器 always @(posedge clk) begin if (reset) begin bit_timer <= 0; end else begin bit_timer <= bit_timer + 1; end end // 状态机 always @(posedge clk) begin if (reset) begin state <= IDLE; data <= 7'b0000000; parity <= 1'b0; bit_cnt <= 4'd0; valid <= 1'b0; parity_error <= 1'b0; frame_error <= 1'b0; end else begin case (state) IDLE: begin if (!rx_in) begin state <= START_BIT; bit_cnt <= 4'd0; bit_timer <= 0; end end START_BIT: begin if (bit_timer >= BIT_TIME) begin state <= DATA_BITS; bit_cnt <= 4'd1; bit_timer <= 0; end end DATA_BITS: begin if (bit_timer >= BIT_TIME) begin data[bit_cnt-1] <= rx_in; parity <= parity ^ rx_in; bit_cnt <= bit_cnt + 1; if (bit_cnt == 8) begin state <= PARITY_BIT; bit_cnt <= 4'd0; end else begin bit_timer <= 0; end end end PARITY_BIT: begin if (bit_timer >= BIT_TIME) begin if (rx_in != parity) begin parity_error <= 1'b1; end state <= STOP_BIT; bit_timer <= 0; end end STOP_BIT: begin if (bit_timer >= BIT_TIME) begin if (rx_in) begin frame_error <= 1'b1; end else begin data_out <= data; valid <= 1'b1; end state <= IDLE; bit_timer <= 0; end end default: state <= IDLE; endcase end end endmodule ``` 3. 以下是编写的testcase: ```systemverilog module testbench; // 参数 localparam BAUD_RATE = 115200; localparam BIT_TIME = $floor(1000000000/BAUD_RATE); // 单位:ns // 实例化 uart_tx tx ( .clk(clk), .reset(reset), .data_in(data_in), .tx_out(tx_out) ); uart_rx rx ( .clk(clk), .reset(reset), .rx_in(rx_in), .data_out(data_out), .valid(valid), .parity_error(parity_error), .frame_error(frame_error) ); // 输入 reg clk = 1; reg reset = 0; reg [6:0] data_in; reg [31:0] timer = 0; reg [31:0] rand_seed = 1; // 输出 wire tx_out; wire [6:0] data_out; wire valid; wire parity_error; wire frame_error; // 生成随机字节 function automatic void gen_byte(ref byte b); repeat (8) begin b[$] = $urandom(rand_seed) % 2; end endfunction // 生成随机奇偶校验的字节 function automatic void gen_parity_byte(ref byte b, ref bit p); repeat (8) begin b[$] = $urandom(rand_seed) % 2; p ^= b[$]; end b[$] = p; endfunction // 生成随机错误字节(奇偶性错误,数据位错误,停止位错误) function automatic void gen_error_byte(ref byte b, input bit parity, input bit data, input bit stop); repeat (8) begin b[$] = $urandom(rand_seed) % 2; end b[0] = ~b[0] ^ parity; if (data) begin b[$-1] = ~b[$-1]; end if (stop) begin b[$] = ~b[$]; end endfunction // 生成随机字节序列 function automatic void gen_bytes(ref byte [][8] bytes, input int count, input bit parity); bit p; for (int i = 0; i < count; i++) begin gen_parity_byte(bytes[i], p); if (parity == 0) begin p = ~p; end end endfunction // 生成随机错误字节序列 function automatic void gen_error_bytes(ref byte [][8] bytes, input int count, input bit parity, input bit data, input bit stop); bit p; for (int i = 0; i < count; i++) begin gen_error_byte(bytes[i], parity, data, stop); end endfunction // 计时器 always @(posedge clk) begin timer <= timer + 1; end // 时钟 always #5 clk <= ~clk; // 测试过程 initial begin // 测试1:连续发送100个随机字节 $display("Test 1: send 100 random bytes"); gen_bytes(data_in, 100, 1); repeat (100) begin #1; end repeat (10) begin #1; end // 测试2:发送一个有奇偶校验错误的字节 $display("Test 2: send a byte with parity error"); gen_error_bytes(data_in, 1, 1, 0, 0); repeat (10) begin #1; end // 测试3:发送一个有数据位错误的字节 $display("Test 3: send a byte with data error"); gen_error_bytes(data_in, 1, 0, 1, 0); repeat (10) begin #1; end // 测试4:发送一个有停止位错误的字节 $display("Test 4: send a byte with stop error"); gen_error_bytes(data_in, 1, 0, 0, 1); repeat (10) begin #1; end // 结束 $finish; end endmodule ```
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