Verilog实现UART串口通信：从RTL仿真到FPGA验证

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"UART Verilog HDL代码是一个用于实现串口通信的数字逻辑设计，它在RTL级别进行了仿真和FPGA验证。此设计支持9600至921600之间的8种波特率，并且可以灵活配置。模块包括输入时钟、复位信号、RS232接收和发送信号，以及相关的数据和状态指示。同时，通过speed_select模块进行波特率选择，并通过uart_rx和uart_tx模块处理串口接收和发送功能。" UART（通用异步收发传输器）是一种常见的串行通信接口，常用于设备间的简单通信。在Verilog HDL中实现UART，需要考虑以下几个关键知识点： 1. **波特率**：波特率决定了数据传输的速度，例如9600bps表示每秒传输9600个比特。在本设计中，支持8种不同的波特率，可以通过`uart_bps`输入进行配置。 2. **时钟分频**：波特率的选择通常涉及到时钟分频。在代码中，`speed_select`模块负责根据输入的`uart_bps`选择合适的波特率，产生`clk_bps`，这个时钟频率是波特率的倒数，用于驱动UART的数据传输。 3. **数据传输方向**：UART有两个主要的信号线——RX（接收）和TX（发送）。`rs232_rx`是输入的串行数据，而`rs232_tx`是输出的串行数据。设计中还包括了中断信号`rx_int`和`tx_int`，以及接收和发送的数据缓冲`rx_data`和`tx_data`。 4. **同步逻辑**：UART通信需要在起始位和停止位之间传输数据。`rx_bps_start`和`tx_bps_start`信号用于指示数据传输的开始，确保接收和发送端正确同步。 5. **数据帧格式**：UART通常采用8位数据位，1位起始位，1位或多位停止位，以及可选的奇偶校验位。在`uart_rx`和`uart_tx`模块中，这些细节会得到处理。 6. **错误检测与恢复**：UART协议允许在接收端检测到错误（如奇偶校验错误或帧错误）时，采取相应的恢复策略，但这些在提供的代码片段中没有具体体现。 7. **Verilog语法**：代码中使用了Verilog的结构，例如`module`声明模块，`input`和`output`定义端口，`always`块用于时序逻辑，`assign`用于组合逻辑，以及`timescale`定义时间单位。 8. **FPGA验证**：设计完成后，通常会通过仿真工具进行RTL级验证，然后在FPGA上实现硬件验证，确保设计在实际硬件上的功能正确性。这个UART Verilog HDL代码实现了基本的串行通信功能，包括波特率选择、数据收发和同步控制。通过综合和布局布线，可以在FPGA上实现一个完整的UART接口，用于与其他设备进行串行通信。

`timescale 1ns/100ps
module uart(
clk,
rst_n,
rs232_rx,
rs232_tx,
rx_int ,
rx_data ,
tx_int ,
tx_data ,
tx_bps_start,
uart_bps,
uart_valid
);

input clk ; // 50MHz主时钟
input rst_n ; // 低电平复位信号
input rs232_rx ; // RS232接收数据信号
output rs232_tx ; // RS232发送数据信号

output rx_int ; // 接收数据，保存直至下一个数据来到
output [7:0] rx_data ; // 接收数据中断信号,接收到数据期间始终为高电平
input tx_int ; // 发送数据中断信号，一个脉冲
input [7:0] tx_data ; // 发送数据，保存直至下一个数据来到
output tx_bps_start; // 发送数据状态标志，下降沿后表示发送完成
input [2:0] uart_bps; // RS232波特率修改输入数据
input uart_valid;// RS232波特率修改输入数据有效信号

wire rx_bps_start; // 接收到数据后，波特率时钟启动信号置位
wire tx_bps_start; //

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