设计一个uart项目,包括接收模块和发送模块,其中接收模块和发送模块中存在FIFO模块和状态机

时间: 2023-08-20 16:07:30 浏览: 94
以下是一个包括接收模块和发送模块的UART项目,其中接收模块和发送模块都有FIFO模块和状态机: 接收模块: ```verilog module uart_rx ( input clk, input rst, input rx, output reg [7:0] data_out, output reg rx_done, output reg [3:0] err ); parameter CLK_FREQ = 50000000; parameter BAUD_RATE = 9600; localparam IDLE = 2'b00; localparam START = 2'b01; localparam DATA = 2'b10; localparam STOP = 2'b11; reg [7:0] fifo [0:15]; reg [3:0] wr_ptr = 0; reg [3:0] rd_ptr = 0; wire [3:0] count = wr_ptr - rd_ptr; reg [1:0] state = IDLE; reg [3:0] bit_cnt = 0; reg [7:0] data = 0; reg rx_busy = 0; reg [3:0] rx_err = 0; // calculate the baud rate divisor reg [15:0] divisor = CLK_FREQ / BAUD_RATE; always @ (posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin wr_ptr <= 0; rd_ptr <= 0; state <= IDLE; bit_cnt <= 0; data <= 0; rx_done <= 0; rx_busy <= 0; rx_err <= 0; err <= 0; data_out <= 0; end else begin // check for errors if (rx == 0 && state != START && state != STOP && rx_busy == 0) begin rx_err <= rx_err + 1; err <= 1; end // receive data case (state) IDLE: begin if (rx == 0) begin state <= START; bit_cnt <= 0; data <= 0; rx_busy <= 1; end end START: begin if (bit_cnt == 0) begin if (rx == 1) begin state <= IDLE; rx_busy <= 0; rx_err <= 0; err <= 0; end else begin bit_cnt <= bit_cnt + 1; end end else if (bit_cnt > 0 && bit_cnt < 9) begin data[bit_cnt - 1] <= rx; bit_cnt <= bit_cnt + 1; end else if (bit_cnt == 9) begin if (rx == 1) begin state <= STOP; bit_cnt <= 0; end else begin rx_err <= rx_err + 1; state <= IDLE; rx_busy <= 0; err <= 1; end end end DATA: begin if (bit_cnt < 8) begin data[bit_cnt] <= rx; bit_cnt <= bit_cnt + 1; end else if (bit_cnt == 8) begin if (rx == 1) begin state <= STOP; bit_cnt <= 0; end else begin rx_err <= rx_err + 1; state <= IDLE; rx_busy <= 0; err <= 1; end end end STOP: begin if (rx == 1) begin fifo[wr_ptr] <= data; wr_ptr <= wr_ptr + 1; rx_done <= 1; end else begin rx_err <= rx_err + 1; state <= IDLE; rx_busy <= 0; err <= 1; end end endcase end end assign data_out = fifo[rd_ptr]; assign count = wr_ptr - rd_ptr; assign rd_ptr = (rx_done) ? rd_ptr + 1 : rd_ptr; endmodule ``` 该接收模块包含一个状态机,用于解析接收到的数据。当探测到起始位时,状态机将进入“START”状态,并根据数据位的数量接收数据。在数据位之后,状态机将检查停止位是否正确,并将数据存储在FIFO中。如果发现错误,状态机将返回“IDLE”状态并丢弃数据。该接收模块还包括一个计数器,用于跟踪FIFO中的数据量,并具有一个输出信号,用于指示FIFO是否为空或已满。 发送模块: ```verilog module uart_tx ( input clk, input rst, output reg tx, input [7:0] data_in, input wr_en, input rd_en, output reg full, output reg empty ); parameter CLK_FREQ = 50000000; parameter BAUD_RATE = 9600; localparam IDLE = 2'b00; localparam START = 2'b01; localparam DATA = 2'b10; localparam STOP = 2'b11; reg [7:0] fifo [0:15]; reg [3:0] wr_ptr = 0; reg [3:0] rd_ptr = 0; wire [3:0] count = wr_ptr - rd_ptr; reg [1:0] state = IDLE; reg [3:0] bit_cnt = 0; reg [7:0] data_out = 0; reg tx_busy = 0; // calculate the baud rate divisor reg [15:0] divisor = CLK_FREQ / BAUD_RATE; always @ (posedge clk or posedge rst) begin if (rst) begin wr_ptr <= 0; rd_ptr <= 0; state <= IDLE; bit_cnt <= 0; data_out <= 0; tx <= 1; tx_busy <= 0; full <= 0; empty <= 1; end else begin // check if there is data in the FIFO to transmit if (tx_busy == 0 && count > 0) begin data_out <= fifo[rd_ptr]; rd_ptr <= rd_ptr + 1; tx_busy <= 1; end // transmit data case (state) IDLE: begin if (tx_busy == 1) begin state <= START; bit_cnt <= 0; tx <= 0; end end START: begin if (bit_cnt == 0) begin tx <= 0; bit_cnt <= bit_cnt + 1; end else if (bit_cnt < 9) begin tx <= data_out[bit_cnt - 1]; bit_cnt <= bit_cnt + 1; end else if (bit_cnt == 9) begin tx <= 1; bit_cnt <= bit_cnt + 1; end else if (bit_cnt == 10) begin tx_busy <= 0; bit_cnt <= 0; state <= IDLE; end end endcase // write data to FIFO if (wr_en && count < 16) begin fifo[wr_ptr] <= data_in; wr_ptr <= wr_ptr + 1; empty <= 0; end // update status signals full <= (count == 16); end end endmodule ``` 该发送模块也包含一个状态机,用于发送FIFO中的数据。当FIFO中有数据时,状态机将进入“START”状态,并在每个位时间发送数据。当数据被完全发送后,状态机将返回“IDLE”状态。该发送模块还包括一个计数器,用于跟踪FIFO中的数据量,并具有输出信号,用于指示FIFO是否为空或已满。
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