FPGA基于rs422协议实现与上位机的信息交互代码示例

以下是一个基于 Verilog 的 FPGA 与上位机进行 RS422 通信的代码示例：

module rs422_interface (
    input clk, // 时钟信号
    input rst, // 复位信号
    input rx_p, rx_n, // 接收差分信号
    output tx_p, tx_n, // 发送差分信号
    input [7:0] rx_data, // 接收到的数据
    output [7:0] tx_data, // 发送的数据
    input rx_valid, // 接收到的数据是否有效
    output tx_valid, // 发送的数据是否有效
    input [1:0] baud_rate, // 波特率选择
    input enable // 使能信号
);

// 定义时钟周期
parameter CLK_PERIOD = 10;

// 定义波特率对应的计数器初始值
parameter [15:0] BAUD_RATE_9600 = 1041;
parameter [15:0] BAUD_RATE_19200 = 520;
parameter [15:0] BAUD_RATE_38400 = 260;
parameter [15:0] BAUD_RATE_57600 = 173;
parameter [15:0] BAUD_RATE_115200 = 86;

// 定义状态机的状态
parameter IDLE = 2'b00;
parameter RX = 2'b01;
parameter TX = 2'b10;

// 定义状态机的信号
reg [1:0] state = IDLE;
reg [15:0] baud_cnt = BAUD_RATE_9600;
reg [7:0] rx_reg;
reg [7:0] tx_reg;
reg rx_start;
reg rx_end;
reg tx_start;
reg tx_end;

// 时钟分频模块
reg [3:0] clk_div;
always @(posedge clk) begin
    if (rst) begin
        clk_div <= 0;
    end else if (clk_div == 9) begin
        clk_div <= 0;
    end else begin
        clk_div <= clk_div + 1;
    end
end

// 波特率分频模块
reg [15:0] baud_div;
always @(posedge clk) begin
    if (rst) begin
        baud_div <= 0;
    end else if (clk_div == 9) begin
        case (baud_rate)
            2'b00: baud_div <= BAUD_RATE_9600;
            2'b01: baud_div <= BAUD_RATE_19200;
            2'b10: baud_div <= BAUD_RATE_38400;
            2'b11: baud_div <= BAUD_RATE_115200;
        endcase
    end else begin
        baud_div <= baud_div;
    end
end

// 接收数据模块
always @(posedge clk) begin
    if (rst) begin
        rx_reg <= 8'b0;
        rx_start <= 1'b0;
        rx_end <= 1'b0;
        state <= IDLE;
    end else if (clk_div == 9) begin
        case (state)
            IDLE: begin
                if (enable && rx_valid) begin
                    state <= RX;
                end else if (enable && tx_valid) begin
                    state <= TX;
                end else begin
                    state <= IDLE;
                end
            end
            RX: begin
                if (baud_cnt == 0) begin
                    baud_cnt <= baud_div;
                    rx_reg <= {rx_reg[6:0], rx_data};
                    if (!rx_start && rx_reg == 8'hAA) begin
                        rx_start <= 1'b1;
                    end else if (rx_start && !rx_end && rx_reg == 8'h55) begin
                        rx_end <= 1'b1;
                    end else if (rx_start && !rx_end && rx_reg != 8'h55) begin
                        rx_start <= 1'b0;
                    end else if (rx_start && rx_end) begin
                        state <= IDLE;
                        rx_start <= 1'b0;
                        rx_end <= 1'b0;
                    end
                end else begin
                    baud_cnt <= baud_cnt - 1;
                end
            end
            TX: begin
                if (baud_cnt == 0) begin
                    baud_cnt <= baud_div;
                    if (!tx_start) begin
                        tx_reg <= tx_data;
                        tx_start <= 1'b1;
                        tx_p <= 1'b0;
                        tx_n <= 1'b1;
                    end else if (tx_start && !tx_end) begin
                        tx_p <= tx_reg[0];
                        tx_n <= ~tx_reg[0];
                        tx_reg <= {tx_reg[6:0], 1'b0};
                        if (tx_reg == 8'h00) begin
                            tx_end <= 1'b1;
                        end
                    end else if (tx_start && tx_end) begin
                        state <= IDLE;
                        tx_start <= 1'b0;
                        tx_end <= 1'b0;
                        tx_p <= 1'b1;
                        tx_n <= 1'b0;
                    end
                end else begin
                    baud_cnt <= baud_cnt - 1;
                end
            end
        endcase
    end else begin
        rx_reg <= rx_reg;
        rx_start <= rx_start;
        rx_end <= rx_end;
        tx_reg <= tx_reg;
        tx_start <= tx_start;
        tx_end <= tx_end;
        baud_cnt <= baud_cnt;
        state <= state;
    end
end

// 发送数据模块
assign tx_data = 8'hAA; // 发送数据时默认为 0xAA
assign tx_valid = (state == IDLE) ? 1'b0 : 1'b1;

endmodule

这个代码示例中，定义了一个 RS422 接口模块 `rs422_interface`，包含了时钟分频模块、波特率分频模块、接收数据模块和发送数据模块。在接收数据模块中，根据接收到的数据和协议信息，实现了对数据的解析和处理。在发送数据模块中，根据发送的数据和协议信息，实现了对数据的封装和发送。其中，`rx_data` 和 `tx_data` 分别为接收到和发送的 8 位数据，`rx_valid` 和 `tx_valid` 分别为接收到和发送的数据是否有效，`baud_rate` 为波特率选择信号，`enable` 为使能信号。