使用Verilog代码实现一个基础的全双工模式的spi控制器

以下是一个基础的全双工模式的SPI控制器的Verilog代码：

module spi_controller (
  input clk, rstn,
  input [7:0] data_in,
  output [7:0] data_out,
  output ss_n, sclk, mosi, miso
);

parameter IDLE = 2'b00;
parameter WRITE = 2'b01;
parameter READ = 2'b10;

reg [1:0] state;
reg [7:0] shift_reg;
reg [7:0] tx_buffer;
reg [7:0] rx_buffer;
reg tx_enable;
reg rx_enable;
reg [7:0] count;
reg [7:0] bit_count;

assign ss_n = state != IDLE;
assign sclk = state == WRITE || state == READ;
assign mosi = state == WRITE && tx_enable ? tx_buffer[7-bit_count] : 1'bZ;
assign miso = state == READ && rx_enable ? rx_buffer[7-bit_count] : 1'bZ;
assign data_out = rx_buffer;

always @(posedge clk or negedge rstn) begin
  if (!rstn) begin
    state <= IDLE;
    shift_reg <= 8'h00;
    tx_buffer <= 8'h00;
    rx_buffer <= 8'h00;
    tx_enable <= 1'b0;
    rx_enable <= 1'b0;
    count <= 8'h00;
    bit_count <= 8'h00;
  end else begin
    case (state)
      IDLE: begin
        if (data_in[7] == 1'b0) begin
          tx_buffer <= data_in;
          tx_enable <= 1'b1;
          state <= WRITE;
        end else if (data_in[6] == 1'b0) begin
          rx_enable <= 1'b1;
          state <= READ;
        end
      end
      WRITE: begin
        if (count == 8'h00) begin
          shift_reg <= tx_buffer;
          count <= 8'h01;
        end else if (count == 8'h01) begin
          shift_reg <= {1'b0, shift_reg[7:1]};
          count <= 8'h00;
          bit_count <= bit_count + 1;
          if (bit_count == 8'h08) begin
            tx_enable <= 1'b0;
            bit_count <= 8'h00;
            state <= IDLE;
          end
        end
      end
      READ: begin
        if (count == 8'h00) begin
          shift_reg <= 8'h00;
          count <= 8'h01;
        end else if (count == 8'h01) begin
          rx_buffer <= {shift_reg[7], rx_buffer[7:1]};
          count <= 8'h00;
          bit_count <= bit_count + 1;
          if (bit_count == 8'h08) begin
            rx_enable <= 1'b0;
            bit_count <= 8'h00;
            state <= IDLE;
          end
        end
      end
    endcase
  end
end

endmodule

该代码实现了一个基于状态机的全双工模式SPI控制器。控制器有4个输出管脚：ss_n，sclk，mosi和miso，以及两个输入管脚：clk和rstn。控制器还有两个数据输入和输出管脚：data_in和data_out。

控制器的状态机分为三个状态：IDLE，WRITE和READ。在IDLE状态下，控制器等待来自主设备的命令。如果主设备发送一个写命令，控制器将进入WRITE状态，并将数据存储在tx_buffer寄存器中。如果主设备发送一个读命令，控制器将进入READ状态，并准备接收从从设备返回的数据。

在WRITE状态下，控制器将使用移位寄存器将tx_buffer中的数据逐位移位，并将其发送到从设备。在READ状态下，控制器将从从设备接收逐位数据，并将其存储在rx_buffer寄存器中。

在控制器中，还定义了一些其他的寄存器和计数器，用于存储和跟踪数据和状态。控制器还使用了一些assign语句，将控制器的输出管脚与寄存器和状态机状态相关联。