Verilog实现UART发送模块的详细教程

资源摘要信息:"串口通信实现（Verilog带testbench文件）" 串口通信是一种广泛使用的异步串行通信协议，其特点是在传输数据时只需要一对信号线，即可完成全双工通信。在FPGA开发中，使用Verilog编写串口通信模块是常见的需求。本资源中所提到的"uart_tx模块"正是一个用于发送数据的串口通信模块，它通过Verilog语言实现，并附带了测试模块（testbench），用于验证uart_tx模块的功能。 UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）是串口通信的核心组成部分，负责串行通信的同步、起止位的生成、校验以及帧结构的定义。本资源中的uart_tx模块是UART协议的一个子集，专注于数据发送的功能。 该模块的关键特性如下： 1. **使能信号**：模块通过一个单脉冲信号send_go来使能。在实际应用中，这通常意味着有一个外部控制器（如FPGA内部的微处理器或者外部控制器）来生成send_go信号，指示模块开始发送数据。 2. **数据输入**：模块接受一个8位宽的数据输入data[7:0]。这表示可以发送一个字节的数据。在uart_tx模块内部，这些数据将被拆分成一个字节一个字节地发送出去。 3. **发送完成信号**：一旦数据发送完成，模块会输出一个单脉冲的tx_done信号。这为外部控制器提供了反馈，告知它当前的发送操作已经完成，可以准备下一组数据的发送。 4. **使用环境**：该模块适用于Vivado开发环境。Vivado是由Xilinx推出的用于设计FPGA的软件套件，支持硬件描述语言（HDL）Verilog和VHDL。Vivado提供了强大的仿真、综合和布局布线工具，适用于现代FPGA的设计和调试。 5. **测试环境**：资源中提到了testbench文件。在硬件开发中，testbench是非常重要的部分，它用于验证硬件模块的功能是否按照预期工作。testbench文件通过生成激励（stimuli）信号来测试uart_tx模块，并观察其输出，验证是否符合UART协议。 本资源中的Verilog代码实现了串口通信的基本功能，且通过testbench进行了验证。开发者可以参考给定的资源中的代码和描述，进一步理解UART协议在FPGA上的实现方式，并在此基础上进行扩展和优化。 具体到Verilog代码实现，开发者需要理解以下几个关键点： - **时钟域**：串口通信工作在不同的时钟域内，通常FPGA内部的时钟与外部的串口通信时钟是不同的。因此，需要在设计中实现时钟域交叉（CDC）的安全转换。 - **波特率**：波特率是指每秒传输的符号数，它决定了串口通信的速度。在Verilog代码中需要设置合适的波特率，以保证数据能准确地在两个通信端之间传输。 - **起始位、停止位和校验位**：UART协议规定了数据帧的结构，包括起始位、数据位、可选的校验位和停止位。uart_tx模块需要按照这些规则来组织发送的数据帧。 - **数据封装和拆分**：在发送端，需要将多个字节的数据封装成UART协议的数据帧格式；在接收端，则需要将接收到的串行数据拆分成原始的字节数据。 最后，开发者可以参考资源中提到的CSDN博客文章，获取更深入的理解和学习。该文章详细介绍了如何在Vivado环境下使用Verilog语言实现UART通信协议，包括模块的设计思路、关键代码片段以及具体的测试过程，为FPGA开发人员提供了一套完整的UART通信模块实现方案。