verilog 串口设计及设计协议、时间计时

好的，关于Verilog串口设计及设计协议、时间计时，我可以给您一些基本的介绍。

Verilog串口设计

串口通信是一种常见的数字电路应用，Verilog语言可以用来实现串口通信的设计。在Verilog中，我们可以使用模块化设计的思想，将串口发送和接收分别实现为两个模块。下面是一个基本的Verilog串口发送模块的代码示例：

module uart_tx (clk, rst_n, data, tx, tx_busy);

input clk, rst_n;
input [7:0] data;
output tx, tx_busy;

reg [7:0] shift_reg;
reg [3:0] bit_count;
reg tx_busy;

assign tx = ~shift_reg[0];

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        shift_reg <= 8'b0;
        bit_count <= 4'd0;
        tx_busy <= 1'b0;
    end else begin
        if (bit_count == 4'd0) begin
            shift_reg <= {1'b0, data};
            bit_count <= 4'd9;
            tx_busy <= 1'b1;
        end else begin
            shift_reg <= {shift_reg[7:0], shift_reg[7]};
            bit_count <= bit_count - 1;
            tx_busy <= (bit_count == 4'd1);
        end
    end
end

endmodule

这个模块中，我们使用了一个8位的移位寄存器shift_reg来存储待发送的数据，使用一个4位的计数器bit_count来计算发送的位数。在每个时钟上升沿时，我们按照串口协议的要求将数据位和停止位依次发送出去，最后将tx_busy信号置1表示发送忙。

Verilog串口协议

串口通信的协议包括了很多方面，比如波特率、数据位、停止位、奇偶校验等。在Verilog中，我们需要根据协议的要求来设计相应的模块。下面是一个基本的Verilog串口接收模块的代码示例：

module uart_rx (clk, rst_n, rx, rx_data, rx_valid);

input clk, rst_n, rx;
output [7:0] rx_data;
output rx_valid;

reg [7:0] shift_reg;
reg [3:0] bit_count;
wire rx_inverted;

assign rx_inverted = ~rx;

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        shift_reg <= 8'b0;
        bit_count <= 4'd0;
        rx_valid <= 1'b0;
    end else begin
        if (bit_count == 4'd0 && !rx_inverted) begin
            shift_reg <= {shift_reg[6:0], rx};
            bit_count <= 4'd1;
        end else if (bit_count > 4'd0) begin
            shift_reg <= {shift_reg[6:0], rx};
            bit_count <= bit_count + 1;
            if (bit_count == 4'd9) begin
                rx_data <= shift_reg[7:0];
                rx_valid <= 1'b1;
                bit_count <= 4'd0;
            end
        end else begin
            rx_valid <= 1'b0;
        end
    end
end

endmodule

这个模块中，我们使用了一个8位的移位寄存器shift_reg来存储接收到的数据，使用一个4位的计数器bit_count来计算接收的位数。在每个时钟上升沿时，我们按照串口协议的要求接收数据位和停止位，并在接收完成后将rx_valid信号置1表示接收有效。

时间计时

在串口通信中，时间计时也是很重要的一部分。在Verilog中，我们可以使用计数器来计算时间。比如，在发送串口数据时，我们需要根据波特率来计算每个数据位和停止位的持续时间，并使用计数器来控制发送的时序。下面是一个基本的Verilog时间计时模块的代码示例：

module timer (clk, rst_n, enable, count, timeout);

input clk, rst_n, enable;
output reg [15:0] count;
output reg timeout;

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        count <= 16'd0;
        timeout <= 1'b0;
    end else begin
        if (enable) begin
            count <= count + 1;
            if (count == 16'd65535) begin
                timeout <= 1'b1;
            end else begin
                timeout <= 1'b0;
            end
        end else begin
            count <= 16'd0;
            timeout <= 1'b0;
        end
    end
end

endmodule

这个模块中，我们使用了一个16位的计数器count来计算时间，使用一个timeout信号来表示计数器是否达到最大值。在每个时钟上升沿时，我们根据enable信号来判断是否计数，并在计数达到最大值时将timeout信号置1表示计时完成。在串口通信中，我们可以使用这个计时器来控制发送和接收的时序。