module spi_controller ( input clk, input reset_n, input enable, input [7:0] data_in, output [7:0] data_out, output reg shift_out, output reg busy ); parameter IDLE = 2'b00; parameter READ = 2'b01; parameter WRITE = 2'b10; reg [7:0] shift_reg; reg [1:0] state; reg [7:0] tx_data; reg [7:0] rx_data; reg [3:0] bit_count; always @(posedge clk or negedge reset_n) begin if (!reset_n) begin state <= IDLE; shift_reg <= 8'b0; tx_data <= 8'b0; rx_data <= 8'b0; shift_out <= 1'b0; bit_count <= 4'd0; busy <= 1'b0; end else if (enable) begin case (state) IDLE: begin if (enable) begin state <= WRITE; shift_reg <= {1'b1, tx_data}; bit_count <= 4'd0; shift_out <= 1'b0; busy <= 1'b1; end end READ: begin if (bit_count == 4'd1) begin rx_data <= shift_reg[7:0]; state <= IDLE; shift_out <= 1'b0; busy <= 1'b0; end else begin bit_count <= bit_count - 1; shift_reg <= {shift_reg[6:0], shift_out}; shift_out <= shift_reg[7]; end end WRITE: begin if (bit_count == 4'd7) begin state <= READ; bit_count <= 4'd4; shift_out <= 1'b0; end else begin bit_count <= bit_count + 1; shift_reg <= {shift_reg[6:0], shift_out}; shift_out <= tx_data[bit_count]; end end endcase end end assign data_out = rx_data; always @(posedge clk) begin if (enable && state == IDLE && !busy) begin tx_data <= data_in; end end endmodule详细解释这段代码
时间: 2024-02-14 22:32:38 浏览: 66
这段代码是一个用Verilog描述的SPI控制器模块。SPI是一种串行通信协议,用于在芯片和外设之间进行数据传输。
模块的输入包括时钟信号clk、复位信号reset_n、使能信号enable和8位数据输入data_in。输出包括8位数据输出data_out、移位寄存器的输出shift_out、忙碌信号busy。其中,忙碌信号表示模块是否正在进行数据传输。
模块使用状态机来控制SPI通信。状态机的状态用2位寄存器state表示。定义了三个状态,分别是IDLE、READ和WRITE。IDLE状态表示模块处于空闲状态,等待外部数据输入;READ状态表示模块正在读取外设发送的数据;WRITE状态表示模块正在向外设发送数据。
在每个时钟边沿上,根据状态机的当前状态和输入信号,模块会执行相应的操作。在reset_n信号为低电平时,模块会初始化各个寄存器和信号。当enable信号为高电平时,模块开始进行SPI通信。
在IDLE状态下,如果enable信号为高电平,模块会将状态切换为WRITE,将输入数据写入移位寄存器shift_reg,并将bit_count计数器和shift_out信号初始化。同时,模块将忙碌信号置为高电平。
在WRITE状态下,模块会将输入数据依次写入移位寄存器,以便向外设发送数据。在每个时钟周期上,bit_count计数器会自增1,shift_out信号会从输入数据的相应位获取数据,并将移位寄存器向左移动一位。
当bit_count计数器达到7时,表示8位数据已经全部写入移位寄存器,模块会将状态切换为READ,并将bit_count计数器重新初始化为4。同时,模块将shift_out信号置为低电平,以便在下一次时钟周期上获取外设发送的数据。
在READ状态下,模块会从移位寄存器中读取外设发送的数据。在每个时钟周期上,bit_count计数器会自减1,shift_out信号会从移位寄存器的最高位获取数据,并将移位寄存器向左移动一位。当bit_count计数器减少到1时,表示8位数据已经全部读取完成,模块会将状态切换为IDLE,并将rx_data寄存器的值更新为移位寄存器中的数据。同时,模块将shift_out信号置为低电平,表示SPI通信完成。
最后,assign语句用于将rx_data寄存器的值赋值给数据输出端口data_out。另外,always块中的代码用于在时钟上升沿时更新tx_data寄存器的值,以便向外设发送数据。
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