用verilog写一个串口发送模块

下面给出一个简单的串口发送模块的Verilog代码：

module uart_tx(
  input clk,
  input reset,
  input [7:0] data_in,
  input valid,
  output reg tx_done,
  output reg tx_out
);

  parameter BAUD_RATE = 9600;
  parameter CLK_RATE = 50000000;
  parameter BIT_PERIOD = CLK_RATE / BAUD_RATE;
  
  reg [3:0] bit_count;
  reg [BIT_PERIOD:1] clk_count;
  reg [7:0] tx_data;
  
  always @(posedge clk) begin
    if (reset) begin
      bit_count <= 0;
      clk_count <= 0;
      tx_out <= 1;
      tx_done <= 1;
      tx_data <= 0;
    end else begin
      if (valid && tx_done) begin
        tx_data <= data_in;
        tx_out <= 0;
        bit_count <= 0;
        tx_done <= 0;
      end else if (!tx_done) begin
        clk_count <= clk_count + 1;
        if (clk_count == BIT_PERIOD) begin
          clk_count <= 0;
          if (bit_count < 8) begin
            tx_out <= tx_data[bit_count];
            bit_count <= bit_count + 1;
          end else begin
            tx_out <= 1;
            bit_count <= 0;
            tx_done <= 1;
          end
        end
      end
    end
  end
  
endmodule

该模块包括以下输入和输出：

- `clk`: 时钟信号。
- `reset`: 复位信号，用于将模块恢复到初始状态。
- `data_in`: 待发送的8位数据。
- `valid`: 输入数据的有效标志。
- `tx_done`: 串口发送完成标志。
- `tx_out`: 串口数据输出信号。

在该模块中，使用了以下参数：

- `BAUD_RATE`: 串口波特率。
- `CLK_RATE`: 系统时钟频率。
- `BIT_PERIOD`: 每个数据位所需的时钟周期数。

该模块的实现采用了状态机的方式，具体如下：

- 空闲状态：模块初始化时进入该状态。在该状态下，串口输出信号`tx_out`始终为逻辑高电平，且`tx_done`标志为逻辑高电平。
- 发送状态：当输入数据的有效标志`valid`置为逻辑高电平且串口发送完成标志`tx_done`为逻辑高电平时，模块进入该状态。在该状态下，将待发送的数据存储在寄存器`tx_data`中，并将`tx_out`信号置为逻辑低电平，开始发送数据。
- 发送数据状态：在该状态下，模块将通过计数器`clk_count`来控制每个数据位的发送时间。当计数器计数达到每个数据位所需的时钟周期数`BIT_PERIOD`时，将发送下一个数据位。在发送完最后一个数据位后，模块将重新进入空闲状态。

使用时，需要根据具体的应用场景来设置`BAUD_RATE`和`CLK_RATE`参数，并将输入数据的有效标志`valid`置为逻辑高电平，将待发送的数据存储在`data_in`中即可。当串口发送完成后，`tx_done`标志将自动置为逻辑高电平，表示可以开始下一次发送。