FPGA实现UART接口设计

"UART代码展示了如何在FPGA中设计一个UART接口模块，使用Verilog语言编写，该模块接收输入时钟（clk）、复位信号（rst_n）以及UART接收（uart_rx）信号，并输出UART发送（uart_tx）信号。UART接口是一种异步串行通信接口，不依赖外部时钟线，支持全双工通信，常用于嵌入式系统中的控制器与外设通信。" UART (通用异步接收发送器) 是一种简单的通信协议，通常用于设备间的短距离通信，如微控制器和计算机之间的数据交换。它只需要两根线——TX（发送）和RX（接收）来传输数据，无需额外的时钟线。UART的异步特性意味着发送和接收端之间并不依赖共享的时钟源，而是通过起始位、停止位和数据位来同步数据传输。 在提供的UART代码中，`uart_test`模块使用了一些关键变量和参数： 1. `CLK_FREQ`: 定义了系统时钟频率，这里是50MHz。 2. `IDLE`, `SEND`, `WAIT`: 定义了状态机的不同状态，IDLE表示空闲，SEND表示发送数据，WAIT表示等待1秒后发送接收到的数据。 3. `tx_data`: 存储待发送的数据。 4. `tx_str`: 可能是预定义的字符串数据，例如“HELLOALINX\r\n”。 5. `tx_data_valid`: 一个控制信号，表明`tx_data`是否有效，可以发送。 6. `tx_data_ready`: 表示接收端准备好接收数据，这里始终为高电平，意味着始终可以接收数据。 7. `tx_cnt`: 计数器，用于跟踪已发送的数据位。 8. `wait_cnt`: 在WAIT状态下用于计时1秒的计数器。 9. `state`: 状态机当前状态的寄存器，根据case语句进行状态切换。 代码中的状态机逻辑在`always @(posedge clk or negedge rst_n)`块中实现，当检测到时钟上升沿或复位信号时执行。在IDLE状态下，状态机将进入SEND状态，开始发送数据。在SEND状态下，代码会发送预定义的字符串，并在所有数据发送完成后进入WAIT状态。在WAIT状态下，等待一段时间后返回IDLE，重新开始数据发送。 此外，代码还定义了`rx_data`, `rx_data_valid`, 和 `rx_data_ready` 用于UART接收，但这里的实现忽略了接收的数据，假设始终可以接收数据，并且当发送完成最后一位时，发送端会重置`tx_data_valid`并回到IDLE状态，准备下一次传输。 这个UART代码提供了一个基本的FPGA实现，展示了如何在Verilog中创建一个UART通信接口，并使用状态机来管理发送过程。不过，实际应用中可能需要对接收数据进行处理和错误检查，以及添加其他功能，如波特率发生器和中断处理。