基于Verilog的串口通信程序
rs串口verilog代码
UART是通用异步收发器的简称,其中有一种电平规范较RS232规范,它用-3~-15V表示正逻辑,3~15V表示负逻辑,通过FPGA芯片实现RS232通信首先要解决的就是FPGA电平和RS232电平之间的矛盾,通常采用MAX3232作为物理层的电平接口,根据MAX3232提供的标准配制方式把物理电路设计好后,接下来的通信就是要实现逻辑的接收和发送……设计最简单的RS232通信逻辑,FPGA实现将接收到的数据会发出去,总共两个数据传输引脚,一收一发。
将此通信模块分为三个部分:接收模块,波特率控制模块,发送模块。
工作原理:此模块接收MAX3232传过来的串行数据,对齐进行判断采样,校验,最后将数据流中的串行数据转换为八位并行数据,将此八位数据储存,或送给发送模块发送出去。
根据RS232通信标准器串行数据分为起始位、数据位、校验位、停止位,空闲时为高电平,起始位通常为低电平,数据位通常为8位,校验位分为奇校验、偶校验等,停止位一位或两位且为高电平。
FPGA接收模块对此数据进行异步接收,首先就要检测其数据传输开始标识,当然就是检测开始位,于是要有下降沿检测电路,检测到下降沿是输出一高脉冲,此电路可以用两个D触发器加上基本门电路实现,脉冲触发开始进入接收状态,输出接收状态标志位,使其为1,此标志位使能波特率控制模块输出采样脉冲,此计数脉冲触发接收模块中的计数器计数,加到相应的位就把当前的串行总线上的值赋给缓冲器,或对其判断,当计数完成11次计数后,已将8位串行数据转成并行数据到缓冲器中,且进行了校验的判断和停止位的判别,这是接收状态结束,接收状态位置0,计数器清零。
对于波特率产生模块用于控制采样数据脉冲的周期,其周期就为串行数据传送一个bit所用的时间,根据此时间和时钟周期设置计数值。
当接收模块完成工作时,接收状态位为0时可以触发发送模块,发送模块检测接收状态的下降沿,由此产生一高脉冲,与发送模块类似,根据波特率控制模块产生的计数脉冲将并行数据转成串行数据,并加上开始位、校验位、停止位。
基于Verilog HDL数字电位器ADN2850的串口控制
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基于VerilogHDL数字电位器ADN2850的串口控制
作者:陈厚来吴志明罗凤武
来源:《现代电子技术》2009年第08期
摘要:数字电位器由于可调精度高,更稳定,定位更准确,操作更方便,数据可长期保存和随时刷新等优点,在某些场合具有模拟电位器不可比拟的优势。
论述对数字电位器
ADN2850的一种方便的控制方法,通过计算机上的串口直接对ADN2850进行写入和控制。
该方法简洁、高效,明显提高了调试效率。
给出用Verilog HDL实现该方法的关键程序。
该程序已经通过前仿真和板级调试,达到了预期的效果。
关键词:数字电位器;SPI;ADN2850串口;Verilog HDL。
用Verilog HDL实现I2C总线功能
用Verilog HDL实现I2C总线功能文章作者:天津科技大学电子信息与自动化学院路永坤文章出处:电子技术应用摘要:简述了I2C总线的特点;介绍了开发FPGA时I2C总线模块的设计思想;给出并解释了用Verilog HDL 实现部分I2C总线功能的程序,以及I2C总线主从模式下的仿真时序图。
关键词:I2C总线 FPGA Verilog HDL 时序开发FPGA时,利用EDA工具设计芯片实现系统功能已经成为支撑电子设计的通用平台,并逐步向支持系统级的设计方向发展。
在软件设计过程中,越来越强调模块化设计。
I2C总线是Philips公司推出的双向两线串行通讯标准,具有接口线少、通讯效率高等特点。
把I2C总线设计成相应的模块,有利于相关FPCA的开发。
目前有一些介绍相关开发的资料,但都是利用VHDL语言或AHDL语言实现的。
本文给出利用Verilog HDL语言设计的I2C总线模块。
1 I2C总线概述I2C总线系统由两根总线即SCL(串行时钟)线和SDA(串行数据)线构成。
这种总线可以设计成很多种通讯配置,但本文只讨论主从系统的应用。
主器件控制总线通讯,开始/结束传送、发送信息并产生I2C系统时钟。
在写操作过程中,从器件一旦被主控器件寻址,就执行特定的相应功能。
在读操作过程中,主控器件从从器件那里获得数据。
在整个主从传送过程中,所有的事件都通过主控器件的SCL时钟线达到同步。
连到总线上的器件的接口形式必须是漏极开路或集电极开路输出状态。
通过上拉电阻,使得两根总线在空闲的状态下都为高电平状态。
因此I2C总线上具有线与功能,即总线上的所有器件都达到高电子状态时,I2C总线才能达到高电平状态,从而使总线上的高速器件和慢速器件工作同步。
在I2C协议中,从器件地址是一个唯一的7位地址。
接下来是一个读写方向标志位,读状态是高电平、写状态是低电子。
2 I2C模块的设计与实现根据I2C协议中传输过程的特点,I2C模块可以划分为字节发送模块、字节接收模块、开始条件模块、停止条件模块。
verilog 串口时钟相位控制字-概述说明以及解释
verilog 串口时钟相位控制字-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包括对verilog 串口时钟相位控制字的简要介绍和重要性的提及。
可以参考以下内容进行编写:在现代通信领域中,串口通信起到了至关重要的作用。
而在串口通信中,时钟相位控制字是一个非常关键的概念。
verilog 串口时钟相位控制字是指通过调节时钟信号的相位来进行数据传输的一种技术。
时钟相位控制字的作用在于确保在数据传输过程中,接收方能够正确地识别发送方发送的数据。
通过调整时钟信号的相位,可以使得接收方在正确的时间点对数据进行采样,从而减少数据传输过程中可能会出现的误差。
时钟相位控制字的设计和调整对于串口通信的稳定性和可靠性具有非常重要的意义。
合理地设置时钟相位控制字可以提高数据传输的成功率,并减少传输过程中可能出现的错误。
因此,了解verilog 串口时钟相位控制字的原理和作用对于串口通信的设计和实现是至关重要的。
在本篇文章中,将详细介绍verilog 串口时钟相位控制字的原理和作用,希望能够为读者提供一个全面的了解,并为未来的研究和应用提供有益的参考。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将围绕Verilog串口时钟相位控制字展开讨论,主要分为以下几个部分:第一部分是引言,包括概述、文章结构和目的。
在概述部分,将介绍串口通信的基本原理和应用领域。
文章结构部分将简要介绍本文的章节安排和内容要点。
目的部分将说明本文的研究目的和意义。
第二部分是正文,主要包括串口通信原理和时钟相位控制字的作用。
在串口通信原理部分,将介绍串口通信的基本原理,包括数据传输的方式、波特率的定义和选择。
时钟相位控制字的作用部分将详细探讨时钟相位控制字在串口通信中的作用及其实现原理。
第三部分是结论,主要总结本文的主要内容和研究成果。
在总结部分,将回顾本文的研究目的和主要内容,并对所得出的结论进行归纳和概括。
对未来研究的展望部分将提出一些关于Verilog串口时钟相位控制字相关研究的展望和建议,以促进相关领域的进一步研究和发展。
verilog 传递参数
verilog 传递参数在Verilog中,模块之间传递参数通常通过模块的端口进行。
Verilog中的模块可以有输入端口(input)、输出端口(output)和双向端口(inout)。
通过这些端口,可以在模块之间传递参数和数据。
首先,你需要在模块的定义中声明端口,并指定它们的方向和数据类型。
例如:verilog.module MyModule(。
input wire clk, // 输入时钟信号。
input wire [7:0] data_in, // 8位输入数据。
output reg [7:0] data_out // 8位输出数据。
);// 模块逻辑。
endmodule.在该例子中,MyModule模块有一个输入时钟信号(clk)、一个8位的输入数据(data_in)和一个8位的输出数据(data_out)。
当你实例化这个模块并连接到其他模块时,你需要将参数传递给端口。
例如:verilog.module MyTopModule(。
input wire clk,。
input wire [7:0] input_data,。
output reg [7:0] output_data.);MyModule inst1(。
.clk(clk), // 将顶层模块的时钟信号连接到子模块的时钟信号。
.data_in(input_data), // 将输入数据连接到子模块的输入数据。
.data_out(output_data) // 将子模块的输出数据连接到顶层模块的输出数据。
);// 其他逻辑。
endmodule.在这个例子中,MyTopModule模块实例化了MyModule模块,并通过连接端口将参数传递给子模块。
当顶层模块的输入发生变化时,这些变化将传递到子模块,并子模块的输出也会传递回顶层模块。
总的来说,在Verilog中传递参数是通过模块的端口进行的,你需要在模块定义和实例化时正确地连接端口,以实现参数的传递和数据交换。
基于FPGA Verilog RS232串口回环测试例程,附源程序仿真源码及测试图片
FPGA Verilog RS232串口回环测试基于FPGA Verilog RS232串口回环测试例程,支持多byte数据传输,附源程序仿真源码及测试图片。
测试基于SSCOM/友善之臂上位机软件测试,测试结果如下图一图二所示。
图一SSCOM图二图三连续发送仿真截图图四连续接收仿真截图后附verilog源程序代码及testbech仿真例程,注释欠。
重点:多byte回环测试要点,上位机串口多位数据连续发送停止位和起始位之间无间隔,回环程序在接收和发送都需要具备在停止位后能立马跳转到下一个起始位的能力。
重点关注cnt_bit的处理方式。
附录1 顶层例化uart_txd uart_txd(.clk_50m(sys_clk_50m),.reset_n(sys_rst_n),.tx_data(rx_data),.baud_set(3'd4),.send_en(rx_done),.send_done(),.send_busy(send_busy),.uart_tx(uart_tx));uart_rxd uart_rxd(.clk_50m(sys_clk_50m),.reset_n(sys_rst_n),.rx_data(rx_data),.baud_set(3'd4),.rx_done(rx_done),.rx_busy(rx_busy),.uart_rx(uart_rx));附录2 串口发送源程序`timescale1ns/1ps///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////// Company:// Engineer://// Create Date: 2020/06/21 09:45:23// Design Name:// Module Name: uart_txd// Project Name:// Target Devices:// Tool Versions:// Description://// Dependencies:// Revision:// Revision 0.01 - File Created// Additional Comments://///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////module uart_txd(clk_50m,reset_n,tx_data,baud_set,send_en,send_done,send_busy,uart_tx);input clk_50m;input reset_n;input[7:0] tx_data;input[2:0] baud_set;input send_en;output reg send_done;output reg send_busy;output reg uart_tx;reg[12:0] cnt;reg[12:0] baud_rate_cnt_max;reg[3:0] cnt_bit;reg[7:0] tx_data_r;localparam baud_rate_9600 =13'd5207;localparam baud_rate_19200 =13'd2603;localparam baud_rate_38400 =13'd1301;localparam baud_rate_57600 =13'd867;localparam baud_rate_115200 =13'd433;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)baud_rate_cnt_max <= baud_rate_115200;elsecase(baud_set)3'd0:baud_rate_cnt_max = baud_rate_9600;3'd1:baud_rate_cnt_max = baud_rate_19200;3'd2:baud_rate_cnt_max = baud_rate_38400;3'd3:baud_rate_cnt_max = baud_rate_57600;3'd4:baud_rate_cnt_max = baud_rate_115200;default:baud_rate_cnt_max = baud_rate_115200;endcasealways@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)tx_data_r <=8'd0;else if(send_en)tx_data_r <= tx_data;elsetx_data_r <= tx_data_r;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)send_busy <=1'b0;else if(send_en)send_busy <=1'b1;else if(cnt == baud_rate_cnt_max)beginif(cnt_bit ==4'd10)send_busy <=1'b0;elsesend_busy <= send_busy;endelsesend_busy <= send_busy;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)send_done <=1'b0;else if(cnt == baud_rate_cnt_max)beginif(cnt_bit ==4'd10)send_done <=1'b1;elsesend_done <=1'b0;endelsesend_done <=1'b0;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)cnt <=13'd0;else if(send_busy)beginif(cnt == baud_rate_cnt_max)cnt <=13'd0;elsecnt <= cnt +1'b1;endelsecnt <= cnt;/****************************************always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)cnt_bit <= 4'd0;else if(send_en) //send_en needs to be 1 clock high pulse cnt_bit <= 4'd1;else if(cnt == baud_rate_cnt_max)beginif(cnt_bit == 4'd10)cnt_bit <= 4'd0;elsecnt_bit <= cnt_bit + 1'b1;endelsecnt_bit <= cnt_bit;******************************************/always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)cnt_bit <=4'd0;else if(send_busy &&(cnt_bit ==4'd11))cnt_bit <=4'd1;else if(cnt ==1)cnt_bit <= cnt_bit +1'b1;elsecnt_bit <= cnt_bit;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)beginuart_tx <=1'b1;endelsecase(cnt_bit)4'd0:;4'd1: uart_tx <=1'b0;//start4'd2: uart_tx <= tx_data_r[0];//bit 04'd3: uart_tx <= tx_data_r[1];4'd4: uart_tx <= tx_data_r[2];4'd5: uart_tx <= tx_data_r[3];4'd6: uart_tx <= tx_data_r[4];4'd7: uart_tx <= tx_data_r[5];4'd8: uart_tx <= tx_data_r[6];4'd9: uart_tx <= tx_data_r[7];//bit 84'd10: uart_tx <=1'b1;//stopdefault:;endcaseendmodule附录3 串口发送testbench`timescale1ns/1ps///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////// Company:// Engineer://// Create Date: 2020/06/21 11:38:04// Design Name:// Module Name: uart_txd_tb// Project Name:// Target Devices:// Tool Versions:// Description://// Dependencies://// Revision:// Revision 0.01 - File Created// Additional Comments://///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////module uart_txd_tb();reg clk_50m;reg reset_n;reg[7:0] tx_data;reg[2:0] baud_set;reg send_en;wire send_done;wire send_busy;wire uart_tx;parameter CLK_PERIOD =20;initial clk_50m =0;always#(CLK_PERIOD /2) clk_50m =~clk_50m;initial begintx_data =8'h55;baud_set =4;reset_n =0;send_en =0;#(CLK_PERIOD *100);reset_n =1;# CLK_PERIOD;send_en =1;#(CLK_PERIOD );send_en =0;#(CLK_PERIOD *4340);send_en =1;#(CLK_PERIOD );send_en =0;#(CLK_PERIOD *4340);#(CLK_PERIOD *100);$stop;enduart_txd uart_txd(.clk_50m(clk_50m),.reset_n(reset_n),.tx_data(tx_data),.baud_set(baud_set),.send_en(send_en),.send_done(send_done),.send_busy(send_busy),.uart_tx(uart_tx));endmodule附录4 串口接收源程序`timescale1ns/1ps///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////// Company:// Engineer://// Create Date: 2020/06/21 15:30:30// Design Name:// Module Name: uart_rxd// Project Name:// Target Devices:// Tool Versions:// Description://// Dependencies://// Revision:// Revision 0.01 - File Created// Additional Comments://///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////module uart_rxd(clk_50m,reset_n,rx_data,baud_set,rx_done,rx_busy,uart_rx);input clk_50m;input reset_n;output reg[7:0] rx_data;input[2:0] baud_set;output reg rx_done;output reg rx_busy;input uart_rx;reg[12:0] cnt;reg[12:0] baud_rate_cnt_max;reg[3:0] cnt_bit;reg uart_rx_r1;reg uart_rx_r2;wire nedge;localparam baud_rate_9600 =13'd5207;localparam baud_rate_19200 =13'd2603;localparam baud_rate_38400 =13'd1301;localparam baud_rate_57600 =13'd867;localparam baud_rate_115200 =13'd433;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)baud_rate_cnt_max <= baud_rate_115200;elsecase(baud_set)3'd0:baud_rate_cnt_max = baud_rate_9600;3'd1:baud_rate_cnt_max = baud_rate_19200;3'd2:baud_rate_cnt_max = baud_rate_38400;3'd3:baud_rate_cnt_max = baud_rate_57600;3'd4:baud_rate_cnt_max = baud_rate_115200;default:baud_rate_cnt_max = baud_rate_115200;endcasealways@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)beginuart_rx_r1 <=8'd0;uart_rx_r2 <=8'd0;endelse beginuart_rx_r1 <= uart_rx;uart_rx_r2 <= uart_rx_r1;endassign nedge = uart_rx_r2 &(!uart_rx_r1);always@(posedge clk_50m or negedge reset_n) if(!reset_n)rx_busy <=1'b0;else if(nedge)rx_busy <=1'b1;else if(cnt == baud_rate_cnt_max)begin if(cnt_bit ==4'd10)rx_busy <=1'b0;elserx_busy <= rx_busy;endelserx_busy <= rx_busy;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n) if(!reset_n)rx_done <=1'b0;else if(cnt == baud_rate_cnt_max)begin if(cnt_bit ==4'd10)rx_done <=1'b1;elserx_done <=1'b0;endelserx_done <=1'b0;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n) if(!reset_n)cnt <=13'd0;else if(rx_busy)beginif(cnt == baud_rate_cnt_max)cnt <=13'd0;elsecnt <= cnt +1'b1;endelsecnt <= cnt;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n) if(!reset_n)cnt_bit <=4'd1;else if(cnt == baud_rate_cnt_max )begin if(cnt_bit ==4'd10)cnt_bit <=4'd1;elsecnt_bit <= cnt_bit +1'b1;endelsecnt_bit <= cnt_bit;always@(posedge clk_50m or negedge reset_n)if(!reset_n)beginrx_data <=8'd0;endelse if(cnt == baud_rate_cnt_max /2)case(cnt_bit)4'd1:;//start4'd2: rx_data[0]<= uart_rx_r2;//bit 04'd3: rx_data[1]<= uart_rx_r2;4'd4: rx_data[2]<= uart_rx_r2;4'd5: rx_data[3]<= uart_rx_r2;4'd6: rx_data[4]<= uart_rx_r2;4'd7: rx_data[5]<= uart_rx_r2;4'd8: rx_data[6]<= uart_rx_r2;4'd9: rx_data[7]<= uart_rx_r2;//bit 74'd10:;//stopdefault:;endcaseelserx_data <= rx_data;endmodule附录5串口接收testbench`timescale1ns/1ps///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////// Company:// Engineer://// Create Date: 2020/06/21 19:44:29// Design Name:// Module Name: uart_rxd_tb// Project Name:// Target Devices:// Tool Versions:// Description://// Dependencies://// Revision:// Revision 0.01 - File Created// Additional Comments://///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////module uart_rxd_tb();reg clk_50m;reg reset_n;wire[7:0] rx_data;wire rx_done;wire rx_busy;reg uart_rx;parameter CLK_PERIOD =20;initial clk_50m =0;always#(CLK_PERIOD /2) clk_50m =~clk_50m;initial beginreset_n =0;uart_rx =1;//idle#(CLK_PERIOD *100);reset_n =1;# CLK_PERIOD;uart_rx =0;//start#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//bit0#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//bit1#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//bit2#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//bit3#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//bit4#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//bit5#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//bit6#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//bit7#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//stop#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//idle#(CLK_PERIOD *434);#(CLK_PERIOD *434);#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//start #(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//bit0#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//bit1#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//bit2#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//bit3#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//bit4#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//bit5#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =0;//bit6#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//bit7#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//stop#(CLK_PERIOD *434);uart_rx =1;//idle#(CLK_PERIOD *434);#(CLK_PERIOD *434);#(CLK_PERIOD *434);$stop;enduart_rxd uart_rxd(.clk_50m(clk_50m),.reset_n(reset_n),.rx_data(rx_data),.baud_set(3'd4),.rx_done(rx_done),.rx_busy(rx_busy),.uart_rx(uart_rx));endmodule。
基于Verilog HDL设计的UART模块
1 UART原理串行通信是指外部设备和计算机间使用一根数据线(另外需要地线,可能还需要控制线)进行数据传输的方式。
数据在一根数据线上一位一位传输,每一位数据都占据一个固定的时间长度。
与并行通信方式相比,串行通信方式的传输速度较慢,但这种通信方式使用的数据线少,在远距离通信中可以节约通信成本,因此得到了广泛的应用。
基本的UART只需要发送和接收两条数据线就可以完成数据的全双工通信,其基本功能是在发送端将控制器通过总线传过来的并行数据,以设定的格式,设定的频率串行地传输出去,并同时在接收端将串行接收到的数据,转换成相应的并行数据发送出去。
UART的基本帧格式如图1所示。
其中,起始位总是逻辑O状态,停止位总是逻辑l状态,其持续时间可选为1位、1.5位或2位,其数据位可为5、6、7、8位,校验位可根据需要选择奇校验位,偶校验位或无校验位。
2 UART的设计现今复杂的数字系统的设计往往采用自顶向下的设计方案,利用层次化结构化的方法,将一个设计方案划分为若干模块,在不同层次的模块都可以进行仿真,可以很方便地查看某一层次的代码以改正仿真时发现错误。
在本设计中UART主要由波特率发生器、接收模块、发送模块3部分组成,并具有l位停止位和无校验位。
波特率发生器实现波特率的变换,利用外部时钟信号产生一个所需波特率16倍的波特率时钟,用来控制UART的接收与发送。
接收模块是用于接收串行信号,并将其转化为并行数据;而发送模块则将准备输出的并行数据按照UART的帧格式转化为串行数据输出。
图2为UART结构图。
2.1 波特率发生器波特率表示的是每秒钟传送的二进制数据的位数,即单位时间内传送的信息量。
在串行异步传送中,常用到的波特率为1 200、2 400、4 800、9 600、19 200等。
波特率发生器实际上是一个分频器,主要是产生和。
RS-232通信所采用的波特率同步的时钟。
由于串行数据帧与接收数据时钟是异步的,所以存UA RT的接收端在什么时刻将数据移入寄存器,怎样选择可靠的采样点是非常关键的。
verilog编写的uart程序
// UART_FPGA.v 顶层模块,实现由ARM控制FPGA读取串口数据,经过ARM返回给FPGA串口发送出去;`timescale 1ns/1nsmodule UART_FPGA(//EMIF PINinput wire [10:0] EADDR_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */,inout wire [15:0] EDATA_pin ,input wire EnOE_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */,input wire EnWE_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */,input wire EnGCS1_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */,output wire EINT2_pin ,//LED_runoutput wire LED_run_pin ,//UARToutput wire UART_TXD0 ,input wire UART_RXD0 /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */,//test signaloutput wire TXD_test,output wire RXD_test,output reg TXD_start,output wire EINT2_test,output wire TXD_over_test,output wire uart_send_WR,//FPGA SYSTEM PINinput wire nRESET_pin /* synthesis syn_noclockbuf = 1 */,input wire CLK_50M_pin);wire [15:0] write_data;//-------------------DSP ARM uart to EMIF---------------------- reg [7:0] ARM_DSP_data;wire [7:0] DSP_ARM_data;reg uart_send_WR_reg;//reg [7:0] T_data;//reg [1:0] TXD_start_cnt;wire [7:0] R_data;wire R_ready;reg [2:0] UART_INT_cnt;wire TXD_over;wire [1:0] baud_select;reg [12:0] baud_devide;//wire clkrec;parameter baud_9600 = 5208; //50M/9600 parameter baud_19200 = 2604;parameter baud_38400 = 1302;parameter baud_115200 = 434;assign TXD_test = UART_TXD0;assign RXD_test = UART_RXD0;assign EINT2_test = EINT2_pin;assign TXD_over_test=TXD_over;/*--------------Program start-------------------*//*----------baud select------------*/always @( negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin ) beginif( !nRESET_pin )beginbaud_devide <= 'h1FFF;endelsebegincase ( baud_select )'d0 : baud_devide <= baud_9600 ;'d1 : baud_devide <= baud_19200 ;'d2 : baud_devide <= baud_38400 ;'d3 : baud_devide <= baud_115200 ;endcaseendend/*----------INT generator------------*/always @( negedge nRESET_pin or posedge R_ready )beginif( !nRESET_pin )beginARM_DSP_data <= 8'd0;endelsebeginARM_DSP_data <= R_data;endendalways @( negedge nRESET_pin or negedge R_ready or posedge CLK_50M_pin ) beginif( !nRESET_pin )beginUART_INT_cnt <= 3'd5;endelse if( !R_ready )beginUART_INT_cnt <= 3'd0;endelse if( UART_INT_cnt < 3'd5 )beginUART_INT_cnt <= UART_INT_cnt + 1'b1;endassign EINT2_pin = ( UART_INT_cnt >= 3'd1 && UART_INT_cnt <= 3'd4 ) ? 1'b0 : 1'b1 ;/*---------------DSP to ARM data---------------*/always@(negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin) //当接收了一个数据后,把数据加1后发回PC机,注意串口一个一个数据发beginif( !nRESET_pin )beginuart_send_WR_reg <= 1'b0;TXD_start <= 1'b0;endelse if( uart_send_WR_reg != uart_send_WR )beginif( TXD_over )beginTXD_start <= 1'b1;uart_send_WR_reg <= uart_send_WR;endendelsebeginTXD_start <= 1'b0;endend//----------------EMIF read ,fpga TO ARM---------------------------EMIF_R EMIF_R_M(.EADDR_pin (EADDR_pin ),.EDA TA_pin (EDA TA_pin ),.EnOE_pin (EnOE_pin ),.EnGCS1_pin (EnGCS1_pin ),.write_data (write_data ),.ARM_DSP_data (ARM_DSP_data ),.nRESET_pin (nRESET_pin )// .CLK_50M_pin (CLK_50M_pin )//----------------EMIF write,ARM to fpga---------------------------EMIF_W EMIF_W_M(.EADDR_pin (EADDR_pin ),.EDA TA_pin (EDATA_pin ),.EnWE_pin (EnWE_pin ),.EnGCS1_pin (EnGCS1_pin ),//uart.DSP_ARM_data (DSP_ARM_data ),.uart_send_WR (uart_send_WR ),.write_data (write_data ),.baud_select (baud_select ),//LED run.LED_run_pin (LED_run_pin ),.nRESET_pin (nRESET_pin )// .CLK_50M_pin (CLK_50M_pin ) );UART_rec UART_rec_M (//input.RXD (UART_RXD0 ),.baud_devide (baud_devide ),//output.R_data (R_data ),.R_ready (R_ready ),//FPGA sys pin.nRESET_pin (nRESET_pin ),.CLK_50M_pin (CLK_50M_pin));UART_txd UART_txd_M (//input.TXD_start (TXD_start ),.T_data (DSP_ARM_data ),.baud_devide (baud_devide ),//output.TXD (UART_TXD0 ),.TXD_over (TXD_over ),//FPGA sys pin.nRESET_pin (nRESET_pin ),.CLK_50M_pin (CLK_50M_pin));Endmodule// UART_rec.v`timescale 1ns/1nsmodule UART_rec (//inputRXD,baud_devide,//outputR_data,R_ready,//FPGA sys pinnRESET_pin,CLK_50M_pin);input wire RXD;input wire [12:0] baud_devide;output reg [7:0] R_data;output reg R_ready;input wire nRESET_pin;input wire CLK_50M_pin;reg [1:0] RXD_sync;reg [2:0] RXD_cnt;reg RXD_bit;reg [3:0] rec_bit_cnt;//reg [8:0] baud_16_reg;reg [12:0] baud_cnt;reg [8:0] baud_16_cnt;wire baud_tick_16;wire baud_tick;wire [11:0] baud_devide_2;wire [8:0] baud_devide_16;/*----------Program start------------*/assign baud_devide_2 = baud_devide / 2;assign baud_devide_16 = baud_devide / 16;/*--------------baud 16 devided clk used in sample-----------*/ always @( negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin ) beginif( !nRESET_pin )beginbaud_16_cnt <= 'd0;endelsebeginif( baud_16_cnt < baud_devide_16 )beginbaud_16_cnt <= baud_16_cnt + 1'b1;endelsebeginbaud_16_cnt <= 'd0;endendendassign baud_tick_16 = ( baud_16_cnt == baud_devide_16 );//--------baud clk used in receiving data-------always @( negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin )beginif( !nRESET_pin )beginbaud_cnt <= 'd0;endelsebeginif( !R_ready )beginif( baud_cnt < baud_devide - 1'b1 )beginbaud_cnt <= baud_cnt + 1'b1;endelsebeginbaud_cnt <= 'd0;endendelsebeginbaud_cnt <= 'd0;endendendassign baud_tick = ( baud_cnt == baud_devide_2 );/*-----------jitter filter--------------*/always @( negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin )beginif( !nRESET_pin )beginRXD_sync <= 2'd0;endelsebeginRXD_sync <= {RXD_sync[0], RXD};endendalways @( negedge nRESET_pin or posedge baud_tick_16 ) beginif( !nRESET_pin )beginRXD_cnt <= 3'd7;endelsebeginif( RXD_sync[1] && RXD_cnt != 3'd7 )beginRXD_cnt <= RXD_cnt + 1;endelsebeginif( ~RXD_sync[1] && RXD_cnt != 3'd0 )beginRXD_cnt <= RXD_cnt - 1;endendendendalways @( negedge nRESET_pin or posedge baud_tick_16 ) beginif( !nRESET_pin )beginRXD_bit <= 1'b1;endelsebeginif( RXD_cnt == 3'd7)beginRXD_bit <= 1'b1;endelse if( RXD_cnt == 3'd0 )beginRXD_bit <= 1'b0;endendend/*---------------receive data cnt---------------*/always @( negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin ) beginif( !nRESET_pin )beginR_ready <= 1'b1;rec_bit_cnt <= 4'd0;endelsebeginif( R_ready )beginrec_bit_cnt <= 4'd0;if( !RXD_bit )beginR_ready <= 1'b0;endendelse if( baud_tick )beginif( rec_bit_cnt < 4'd9 )beginrec_bit_cnt <= rec_bit_cnt + 1'b1;R_ready <= 1'b0;endelsebeginrec_bit_cnt <= 4'd0;R_ready <= 1'b1;endendendendalways @( negedge nRESET_pin or posedge baud_tick ) beginif( !nRESET_pin )beginR_data <= 8'd0;endelse if( !R_ready )beginif( rec_bit_cnt == 0 )beginR_data <= 8'd0;endelsebeginif( rec_bit_cnt >= 4'd1 && rec_bit_cnt<= 4'd8 )R_data[rec_bit_cnt - 1'b1 ] <= RXD_bit;endendendendmodule// UART_TXD.v`timescale 1ns/1nsmodule UART_txd (//inputbaud_devide,TXD_start,T_data,//outputTXD,TXD_over,//FPGA sys pinnRESET_pin,CLK_50M_pin);input wire TXD_start;input wire [7:0] T_data;input wire [12:0] baud_devide;output reg TXD;output reg TXD_over;input wire nRESET_pin;input wire CLK_50M_pin;//regs & wireswire baud_tick;//reg baud_ctrl;reg [3:0] T_state;reg [7:0] T_data_reg;reg [12:0] baud_cnt;/*----------Program start---------------*//*-----------------Baud generator------------------------*/assign baud_tick = ( baud_cnt == baud_devide - 1'b1 );always @( negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin ) beginif( !nRESET_pin )beginbaud_cnt <= 'd0;endelse if( baud_cnt < baud_devide - 1'b1 )beginbaud_cnt <= baud_cnt + 1'b1;endelsebeginbaud_cnt <= 'd0;endend/*----------transmit state machine---------------*/always @( negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin ) beginif( !nRESET_pin )beginT_state <= 4'd0;endelsebegincase(T_state)4'd0: if(TXD_start) T_state <= 4'd1;4'd1: if(baud_tick) T_state <= 4'd2; // 开始位04'd2: if(baud_tick) T_state <= 4'd3; // bit 04'd3: if(baud_tick) T_state <= 4'd4; // bit 14'd4: if(baud_tick) T_state <= 4'd5; // bit 24'd5: if(baud_tick) T_state <= 4'd6; // bit 34'd6: if(baud_tick) T_state <= 4'd7; // bit 44'd7: if(baud_tick) T_state <= 4'd8; // bit 54'd8: if(baud_tick) T_state <= 4'd9; // bit 64'd9: if(baud_tick) T_state <= 4'd10; // bit 74'd10: if(baud_tick) T_state <= 4'd0; // 停止位1default: if(baud_tick) T_state <= 4'd0;endcaseendendalways @(negedge nRESET_pin or posedge baud_tick ) beginif( !nRESET_pin )beginTXD <= 1'b1;T_data_reg <= 8'd0;endelsebegincase(T_state)// 4'd0: TXD <= 1'b1;4'd1: beginTXD <= 1'b0;T_data_reg <= T_data;end4'd2: TXD <= T_data_reg[0];4'd3: TXD <= T_data_reg[1];4'd4: TXD <= T_data_reg[2];4'd5: TXD <= T_data_reg[3];4'd6: TXD <= T_data_reg[4];4'd7: TXD <= T_data_reg[5];4'd8: TXD <= T_data_reg[6];4'd9: TXD <= T_data_reg[7];4'd10: TXD <= 1'b1;default: TXD <= 1'b1;endcaseendend//assign TXD = TXD;always @( negedge nRESET_pin or posedge CLK_50M_pin ) beginif( !nRESET_pin )beginTXD_over <= 1'b0;endelsebeginif( T_state ==4'd0 )TXD_over <= 1'b1;elseTXD_over <= 1'b0;endendendmodule。
Verilog双向口的使用和仿真
Verilog in out 双向口使用和仿真2007-12-01 11:11芯片外部引脚很多都使用in out类型的,为的是节省管腿。
一般信号线用做总线等双向数据传输的时候就要用到INOUT类型了。
就是一个端口同时做输入和输出。
inout 在具体实现上一般用三态门来实现。
三态门的第三个状态就是高阻'Z' 0当in out端口不输出时,将三态门置高阻。
这样信号就不会因为两端同时输出而出错了,更详细的内容可以搜索一下三态门tri-state 的资料.1使用in out类型数据,可以用如下写法:inout data」no ut;in put data_i n;reg data_reg;//data_i nout 的映象寄存器reg lin k_data;assign data_inout=link_data?data_reg:1 ' bz;//link_data 控制三态门//对于data_reg,可以通过组合逻辑或者时序逻辑根据data_in对其赋值.通过控制link_data 的高低电平,从而设置data」nout是输出数据还是处于高阻态,如果处于高阻态,则此时当作输入端口使用.link_data 可以通过相关电路来控制.2编写测试模块时,对于in out类型的端口,需要定义成wire类型变量,而其它输入端口都定义成reg类型,这两者是有区别的.当上面例子中的data」nout用作输入时,需要赋值给data」nout,其余情况可以断开.此时可以用assign 语句实现:assign data_inout=link?data_in_t:1 ' bz; 其中的link ,data_in_t 是reg类型变量,在测试模块中赋值.另外,可以设置一个输出端口观察data_inout用作输出的情况:Wire data_out;Assign data_out_t=(!link)?data_inout:1 ' bz;else , in RTLinout use in top module(PAD)dont use ino ut(tri) in sub module也就是说,在内部模块最好不要出现inout,如果确实需要,那么用两个port 实现,到顶层的时候再用三态实现。
verilog RS232 串口通信 verilog
module uart_top(clk,rs232_rx,rs232_tx);
input clk; //时钟信号50M
input rs232_rx; //数据输入信号
bps_start,
clk_bps,
rs232_rx,
rx_data,
rx_int
);
input clk; //50MHz时钟
input rst_n; //低电平复位信号
input rs232_rx; //接收数据信号
);
uart_rx uart_rx(//数据接收模块
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.bps_start(bps_start1),
.clk_bps(clk_bps1),
.rs232_rx(rs232_rx),
.rx_data(rx_data),
else
begin
if(int_cnt<250) int_cnt<=int_cnt+1'b1;
end
end
assign data_flg=(int_cnt==10)?1'b1:1'b0;
always @(posedge data_flg or negedge rst_n)
output rs232_tx; //数据输出信号
wire clk_bps1,clk_bps2;
wire bps_start1,bps_start2;
wire [7:0] rx_data;
基于fpga的串口通信
基于FPGA的串口通信设计学号:姓名:班级:指导教师:电子与控制工程学院一、串行通信系统1.1概述在计算机系统和微机网络的快速发展领域里串行通信在数据通信及控制系统中得到广泛的应用。
UART 即Universal AsynchronousReceiver Transmitter 通用异步收发器 协议是数据通信及控制系统中广泛使用的一种全双工串行数据传输协议 在实际工业生产中有时并不使用UART的全部功能。
只需将其核心功能集成即可。
波特率发生器、接收器和发送器是UART的三个核心功能模块 利用Verilog-HDL语言对这三个功能模块进行描述并加以整合UART是广泛使用的串行数据传输协议。
UART允许在串行链路上进行全双工的通信。
串行外设用到RS232-C异步串行接口 一般采用专用的集成电路即UART实现。
如8250、8251、NS16450等芯片都是常见的UART器件 这类芯片已经相当复杂有的含有许多辅助的模块 如FIFO有时我们不需要使用完整UART的功能和这些辅助功能。
或者设计上用到了FPGA/CPLD器件那么我们就可以将所需要的UART功能集成到FPGA内部。
使用VHDL或Veriolog -HDL将UART的核心功能集成从而使整个设计更加紧凑、稳定且可靠。
本文应用EDA技术 基于FPGA/CPLD器件设计与实现UART。
通信指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递从广义上指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下无论采用何种方法使用何种媒质 将信息从某方准确安全传送到另方。
通信在不同的环境下有不同的解释在出现电波传递通信后通信(Communication)被单一解释为信息的传递是指由一地向另一地进行信息的传输与交换其目的是传输消息。
然而通信是在人类实践过程中随着社会生产力的发展对传递消息的要求不断提升使得人类文明不断进步。
在各种各样的通信方式中利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication) 这种通信具有迅速、准确、可靠等特点且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制 因而得到了飞速发展和广泛应用。
串口通讯设计之Verilog实现
串口通讯设计之V e r i l o g实现FPGA串口模块是将由RS-485发送过来的数据进行处理,提取出8位有效数据,并按异步串口通讯的格式要求输出到MAX3223的12脚;FPGA选用Xilinx公司的SpartanII系列xc2s50;此部分为该设计的主体;如上所述,输入数据的传输速率为700k波特率;为了使FPGA能够正确地对输入数据进行采样,提高分辨率能力和抗干扰能力,采样时钟必须选用比波特率更高的时钟,理论上至少是波特率时钟的2倍;1 串口通信基本特点随着多微机系统的应用和微机网络的发展,通信功能越来越显得重要;串行通信是在一根传输线上一位一位地传送信息.这根线既作数据线又作联络线;串行通信作为一种主要的通信方式,由于所用的传输线少,并且可以借助现存的电话网进行信息传送,因此特别适合于远距离传送;在串行传输中,通信双方都按通信协议进行,所谓通信协议是指通信双方的一种约定;约定对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定,通信双方必须共同遵守;异步起止式的祯信息格式为:每祯信息由四部分组成:位起始位;~8位数据位;传送顺序是低位在前,高位在后.依次传送;c.一位校验位,也可以没有;d.最后是1位或是2位停止位;FPGAField Pmgrammable Gate Array现场可编程门阵列在数字电路的设计中已经被广泛使用;这种设计方式可以将以前需要多块集成芯片的电路设计到一块大模块可编程逻辑器件中,大大减少了电路板的尺寸,增强了系统的可靠性和设计的灵活性;本文详细介绍了已在实际项目中应用的基于FPGA的串口通讯设计;本设计分为硬件电路设计和软件设计两部分,最后用仿真验证了程序设计的正确性;2 系统的硬件设计本方案的异步串行通信的硬件接口电路图如图1所示,主要由四部分组成:RS-485数据发送模块、FPGA 串口模块、MAX3223和DB9;各部分功能简述如下:RS-485数据发送模块是将前续电路的数据发送到FPGA,供本电路处理,亦即本电路的输入;RS485是符合RS-485和RS-4225串口标准的低功耗半双工收发器件,有和5V两种,在本设计中选用了的器件SP3485;在本设计中;485的7脚和8脚与前端信号相连接,用于接收输入的数据;数据格式是这样的:一帧数据有25位,报头是16个高电平和1个低电平,接下来是8位有效的数据;传输速率为700k波特率;2脚是使能端,与FPGA的I/O 口相连,由FPGA提供逻辑控制信号;1脚和4脚也与FPGA相连,由FPGA对输入数据进行处理;FPGA串口模块是将由RS-485发送过来的数据进行处理,提取出8位有效数据,并按异步串口通讯的格式要求输出到MAX3223的12脚;FPGA选用Xilinx公司的Spartan II系列xc2s50;此部分为该设计的主体;如上所述,输入数据的传输速率为700k波特率;为了使FPGA能够正确地对输入数据进行采样,提高分辨率能力和抗干扰能力,采样时钟必须选用比波特率更高的时钟,理论上至少是波特率时钟的2倍;在本设计中选用4倍于波特率的时钟,利用这种4倍于波特率的接收时钟对串行数据流进行检测和定位采样,接收器能在一个位周期内采样4次;如果没有这种倍频关系,定位采样频率和传送波特率相同,则在一个位周期中,只能采样一次,分辨率会差;比如,为了检测起始位下降沿的出现,在起始位的前夕采样一次之后,下次采样要到起始位结束前夕才进行;而假若在这个周期期间,因某种原因恰恰使接收时钟往后偏移了一点点,就会错过起始位;造成整个后面位的检测和识别错误;针对本设计,FPGA的软件共分了三个模块:1.时钟分频模块;模块的功能是用来产生所需要的数据采集时钟和数据传输时钟;系统主频是40M的;数据采集时钟是2.8M的,发送时钟是;2. 提取数据模块;由RS485发送过来的数据共有25位,其中只有8位是有效数据;为了发送这8位有效数据;必须先将其提取出来;提取的办法是这样的:通过连续检测到的16个高电平和一个低电平;判断8位有效数据的到来;然后按照串行数据传输的格式,在加上起始位和停止位后,将其存储于输出缓冲寄存器中;在这里,我们的串行数据输出格式是这样规定的,一位起始位,八位数据位,一位停止位,无校验位;3.串行数据输出模块;这一模块相对比较简单,波特率选为,模块的功能是在移位输出脉冲的作用下,将输出缓冲寄存器中的数据移位输出;MAX3223是实现电平转换的芯片;由于RS-232c是用正负电压来表示逻辑状态;与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同;因此,为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接,必须在RS-232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换;实现这种变换的方法可用分立元件,也可用集成电路芯片; MAXIM公司的MAX3223是为满足RS-232c 的标准而设计的具有功耗低、波特率高、价格低等优点,外接电容仅为或1uF,为双组RS232收发器;由MAX3223的12脚输入的数据,经过电平转换后由8脚输出,再经过DB9的TxD端输出,由PC机接收并做后续处理;3 系统软件设计FPGA模块是本设计的主体,使用Verilog硬件描述语言进行编写,本段代码共有两个子模块,分别实现提取八位数据和串行数据发送的功能;下面是verilog源代码module SIMOdin,clk,rst,dout_ser;input din; 4倍于波特率的时钟reg txclk; //发送数据时钟;发数据取的波特率integer bitpos="7"; //当前位parameters0=0,s1=1,s2=2,s3=3;reg2:0state;reg4:0counter; //用来计算报头报尾中1的个数reg tag,tag1;reg2:0cnt3;reg txdone="1"''''b1;//一个字节数据传输完毕标志提取有效数据位并按串行通讯格式装载数据always posedge nclk or posedge rstbegin ifrst begin state<=0; counter<=0; tag1=0; tag="0"; indata_buf<=8''''bz; dout_buf<=10''''bz; bitpos ="7"; cnt3<=0; end else casestate s0:begin tag="0";//表示数据没有装好ifdinbegin counter<=counter+1; state<=s0; ifcounter==15//如果检测到16个1则转入s1状态检测接下来的是不是0begin state<=s1; counter<=0;end endelse begin counter<=0; state<=s0;end end s1:ifdin//如果是0的话,转入s2状态,提取八位有效数据state<=s2; else //否则转到s0状态重新检测state<=s0; s2:ifcnt3==3//是否采集四次数据begin cnt2<=0; indata_bufbitpos<=din; //先进来的是高位数据bitpos="bitpos-1"; ifbitpos==-1begin bitpos=7;state<=s3;endend elsecnt3<=cnt3+1; s3:begin tag1=tag; tag=1''''b1; //标志输入寄存器满;表明已把有用数据装入寄存器iftag&&~tag1&&txdone //检测到tag的上升沿以及txdone为高才把输入缓冲数据放到输出缓冲去dout_buf<={1''''b1,indata_buf7:0,1''''b0};//停止位,高位,低位,起始位state<=s0; end endcaseend//发送数据模块reg3:0 state_tx=0;txclk or posedge rstbegin ifrst begindout_ser<=1''''bz;state_tx<=0;txdone=1; end elsecasestate_tx0:begin dout_ser<=dout_buf0;state_tx<=state_tx+1;txdone=1''''b0;end 1:begin dout_ser<=dout_buf1;s tate_tx<=state_tx+1;end 2:begin dout_ser<=dout_buf2;state_tx<=state_tx+1;end 3:begin dout_ser<=dout_buf 3;state_tx<=state_tx+1;end 4:begin dout_ser<=dout_buf4;state_tx<=state_tx+1;end 5:begin dout_ser<=dout_ buf5;state_tx<=state_tx+1;end 6:begin dout_ser<=dout_buf6;state_tx<=state_tx+1;end 7:begin dout_ser<=do ut_buf7;state_tx<=state_tx+1;end 8:begin dout_ser<=dout_buf8;state_tx<=state_tx+1;end 9:begin dout_ser< =dout_buf9;state_tx<=state_tx+1;end endcase endendmodule注:两个频率信号nclk、txclk由相应的分频程序产生;由于篇幅所限未在文中列出;FPGA模块接收从RS-485发送过来的串行数据;25位为一个字符;数据的传输速率是700kbps,用四倍于波特率的速率进行采样,这样可以大大降低系统的噪声;数据的串行输出波特率选为11200bps;由输入输出波形图可以看出:本段程序实现了对输入数据的有效数据位的提取,并按照一定的波特率进行串行输出;程序中,波特率可以根据需要通过分频程序进行改动;硬件电路搭建简单,程序代码书写容易;数据传输稳定可靠,可以满足串口通信的要求;。
i2s的verilog代码
i2s的verilog代码i2s的Verilog代码是指用Verilog语言编写的用于实现i2s (Inter-IC Sound)接口功能的代码。
i2s接口是一种常用的音频数据传输接口,广泛应用于音频芯片、音频设备和数字信号处理器等领域。
i2s接口由三根线组成,分别是时钟线(SCLK)、数据线(SD)和帧同步线(WS)。
时钟线用于同步数据的传输,数据线用于传输音频数据,帧同步线用于标志数据的起始和结束。
在Verilog代码中,首先需要定义i2s接口的输入输出端口,并根据接口规范进行信号的定义和赋值。
接下来可以根据具体的应用需求,编写相应的模块和逻辑来实现i2s接口的功能。
一个简单的i2s接口的Verilog代码示例如下:```verilogmodule i2s_interface (input wire SCLK, // 时钟线input wire SD, // 数据线input wire WS, // 帧同步线output wire audio // 音频数据输出);reg [15:0] audio_data; // 音频数据寄存器always @(posedge SCLK) beginif (WS) beginaudio_data <= SD; // 读取音频数据endendassign audio = audio_data; // 输出音频数据endmodule```上述代码中,定义了一个名为i2s_interface的模块,该模块包含了一个i2s接口,输入端口为SCLK、SD和WS,输出端口为audio。
在always块中,通过检测时钟线的上升沿,判断帧同步线的状态,如果帧同步线为高电平,则将数据线的数据存入音频数据寄存器中。
最后,通过assign语句将音频数据输出到audio端口。
需要注意的是,上述代码仅为示例,实际的i2s接口实现可能需要根据具体的应用需求进行修改和优化。
此外,在实际应用中,还需要考虑时序约束、数据格式、时钟频率等因素,以确保i2s接口的正常工作。
I_2C总线串行数据接口的Verilog实现
邮局订阅号:82-946360元/年技术创新嵌入式网络技术应用《PLC技术应用200例》您的论文得到两院院士关注I2C总线串行数据接口的Verilog实现TheVerilogachievementofI2CSerialBusadapter(华南理工大学)林健磊殷瑞祥LINJIANLEIYINRUIXIANG摘要:本文介绍了I2C总线规范,并根据该规范对I2C进行模块化设计,用VerilogHDL语言对每个模块进行具体描述,并通过模块之间的调用,基本实现了I2C的主机从机的发送和接收功能。
关键词:I2C总线;VerilogHDL;模块化设计中图分类号:TN87文献标识码:BAbstract:ThispaperintroducesthestandardofI2CBus,carrysouttheI2Cmodulardesignaccordingtothisstandard,givesthespe-cificdescriptionofeverymoduleinVerilogHDL,bycallingbetweenmodules,achievesthesendingandreceivingfunctionsofI2CMaster/SlaveMachinebasically.Keyword:I2Cbus,VerilogHDL,Modulardesign文章编号:1008-0570(2007)08-2-0043-021引言I2C(Inter-IntegratedCircuit)是由Philip开发的一种简单的双向两线总线。
I2C只要求两条总线路:串行数据线SDA和串行时钟线SCL,来实现有效的IC之间的控制,而且使硬件效益最大而电路最简单。
同时,通过一个CPU的接口来和片上的总线进行数据交换,可以实现对控制寄存器和数据寄存器的读写。
2I2C总线的工作原理2.1.基本结构总线的串行数据(SDA)和串行时钟(SCL)线,在连接到总线的器件间传递信息。
verilog串口通信程序
verilog串⼝通信程序FPGA实现RS-232串⼝收发的仿真过程(Quartus+Synplify+ModelSim)(2007-09-11 12:17:37)⽹上关于RS-232的异步收发介绍得很多,最近没事学着摸索⽤ModelSim来做时序仿真,就结合⽹上的参考资料和⾃⼰的琢磨,做了这个东西。
针对我这个⼩程序结合FPGA的开发流程,主要⾛了以下⼏步:1. ⽂本程序输⼊(Verilog HDL)2. 功能仿真(ModelSim,查看逻辑功能是否正确,要写⼀个Test Bench)3. 综合(Synplify Pro,程序综合成⽹表)4. 布局布线(Quartus II,根据我选定的FPGA器件型号,将⽹表布到器件中,并估算出相应的时延)5. 时序仿真(ModelSim,根据时延做进⼀步仿真)这⾥贴出我的程序和各个详细步骤,能和各位正在学习的新⼿们⼀起分享。
0. 原理略⼀、⽂本程序输⼊(Verilog HDL)发送端:module trans(clk,rst,TxD_start,TxD_data,TxD,TxD_busy);input clk,rst,TxD_start;input[7:0] TxD_data; lk(clk),.rst(rst),.TxD_start(TxD_start),.TxD_busy(TxD_busy),.TxD_data(TxD_data),.TxD(TxD));rcv rcv(.clk(clk),.rst(rst),.RxD(TxD), xD_data(RxD_data),.RxD_data_ready(RxD_data_ready));initial beginTxD_start = 0;TxD_data = 0;clk = 0;rst = 1;#54 rst = 0;#70 rst = 1;#40 TxD_start = 1'b1;#10 TxD_data = 8'b;#100 TxD_start = 1'b0;endalways begin#30 clk = ~clk;#10 clk = ~clk;endendmodule⼆、综合三、FPGA与PC串⼝⾃收发通信串⼝通信其实简单实⽤,这⾥我就不多说,只把⾃⼰动⼿写的verilog代码共享下。
Verilog--SPI协议
Verilog--SPI协议Verilog -- SPI协议简介SPI是⼀种全双⼯通信,并且是⼀种同步传输⽅式(slave的接收clk需要master给出)SPI总线是⼀种4线总线,因其硬件功能很强,所以与SPI有关的软件就相当简单,使中央处理器(Central Processing Unit,CPU)有更多的时间处理其他事务。
正是因为这种简单易⽤的特性,越来越多的芯⽚集成了这种通信协议,⽐如AT91RM9200。
SPI是⼀种⾼速、⾼效率的串⾏接⼝技术。
通常由⼀个主模块和⼀个或多个从模块组成,主模块选择⼀个从模块进⾏同步通信,从⽽完成数据的交换。
SPI是⼀个环形结构,通信时需要⾄少4根线(事实上在单向传输时3根线也可以)。
SPI的通信原理很简单,它以主从⽅式⼯作,这种模式通常有⼀个主设备和⼀个或多个从设备,需要⾄少4根线,事实上3根也可以(单向传输时)。
也是所有基于SPI的设备共有的,它们是MISO(主设备数据输⼊)、MOSI(主设备数据输出)、SCLK(时钟)、CS(⽚选)。
(1)MISO– Master Input Slave Output,主设备数据输⼊,从设备数据输出;(2)MOSI– Master Output Slave Input,主设备数据输出,从设备数据输⼊;(3)SCLK – Serial Clock,时钟信号,由主设备产⽣;(4)CS – Chip Select,从设备使能信号,由主设备控制。
其中,CS是从芯⽚是否被主芯⽚选中的控制信号,也就是说只有⽚选信号为预先规定的使能信号时(⾼电位或低电位),主芯⽚对此从芯⽚的操作才有效。
这就使在同⼀条总线上连接多个SPI设备成为可能。
(以上来⾃百度百科)SPI最⼤传输速率SPI是⼀种事实标准,由Motorola开发,并没有⼀个官⽅标准。
已知的有的器件SPI已达到50Mbps。
具体到产品中SPI的速率主要看主从器件SPI控制器的性能限制。
串行器verilog代码
串行器verilog代码串行器(Serializer)是一种电子设备,用于将并行数据转换为串行数据,以便在单个通道上进行传输。
以下是一个简单的串行器的 Verilog 代码示例:verilogmodule Serializer (input wire clk, // 时钟信号input wire reset, // 复位信号input wire [7:0] parallel_data, // 并行数据输入output reg serial_data // 串行数据输出);reg [2:0] shift_reg; // 移位寄存器,用于存储并行数据的位reg [2:0] count; // 计数器,用于控制移位寄存器的移位次数always @(posedge clk or posedge reset) beginif (reset) begin// 当复位信号为高电平时,将计数器和移位寄存器清零count <= 0;shift_reg <= 0;serial_data <= 0;end else beginif (count == 3'd7) begin// 当计数器达到最大值时,将并行数据的最低位存入移位寄存器,并将计数器清零shift_reg <= {parallel_data[0], shift_reg[2:1]};count <= 0;end else begin// 否则,将移位寄存器向左移动一位,并将计数器加1shift_reg <= {shift_reg[1:0], serial_data};count <= count + 1;end// 将移位寄存器的最低位作为串行数据输出serial_data <= shift_reg[0];endendendmodule需要注意的是,上述代码中的计数器 count 用于控制移位寄存器的移位次数,当计数器达到最大值时,将并行数据的最低位存入移位寄存器,并将计数器清零。
板级通信总线之SPI及其Verilog实现
板级通信总线之SPI及其Verilog实现打算写⼏篇专题,系统总结下常⽤的⽚上总线、现场总线,就先从最常⽤的SPI开始吧。
1. SPI是⼲什么的?除了SPI还有那些其它电路板及的通讯总线?有何差别?相信接触过MCU的同学对SPI都不陌⽣,详细定义就不罗嗦了。
SPI常⽤的场合包括ADC读写、存储芯⽚读写、MCU间通讯等等。
可以⼀主多从(通过⽚选来选择Slave),也可以做成菊花链等等形式的拓扑。
与SPI类似的总线还有IIC、UART等,甚⾄还有很多单根线的总线,原理都是基于简单的串⾏通信,区别在于收发时序和连接拓扑。
要熟练使⽤这些总线,关键在于理解其时序图,在此基础上创造各种变种的总线形式也不是难事(当然为了设计的通⽤性不建议这么做)。
以下维基百科的SPI词条介绍⾮常全⾯,推荐阅读。
2. SPI是什么样的?在此借⽤⼀张维基百科上的图,SPI通常有4根线,SS⽤于选定当前通信的slave,SCLK为通信的基准时钟,采样/发送都在时钟边沿执⾏,MOSI、MISO为串⾏的数据线。
以下是⼀个典型的SPI时序图,Master和Slave均在时钟上升沿采样,下降沿发送数据。
数据从最⾼位(MSB)开始发送。
需要注意图中所有的时序关系都要被满⾜,包括CS下降沿到第1个时钟上升沿间隔(t sclk_su)、数据的建⽴时间(t SU)、保持时间(t HD)等等。
通常这些参数由具体的器件决定,如果不满⾜则有通信失败的风险。
3. 如何使⽤SPI?SPI有哪⼏种配置模式(相位、极性)?根据SPI时钟信号的空闲状态、是上升沿采样还是下降沿采样,SPI有四种模式。
CPOL=0表⽰时钟空闲时为低电平,反之为⾼电平;CPHA=0表⽰时钟信号第⼀个边沿是采样边沿,反之表⽰第2个边沿是采样边沿。
对于带SPI接⼝的MCU⽽⾔,通常可由软件配置CPOL(Clock Polarity)、CPHA(Clock Phase),以适应和不同类型器件的通信。
串口通信模块的程序
串口通信模块的程序包含了多种操作,包括初始化、数据发送和数据接收。
1. 初始化:(1)首先,需要对串口通信模块进行初始化,包括设置波特率、数据位、停止位和校验位等参数,以确保与其他设备的通信能够正常进行。
(2)配置串口通信模块的引脚,将串口通信模块的发送引脚连接到其他设备的接收引脚,并将串口通信模块的接收引脚连接到其他设备的发送引脚。
(3)使能串口通信模块,并设置相应的寄存器以启用串口通信。
2. 数据发送:(1)当需要发送数据时,首先需要将数据写入串口通信模块的发送缓冲区中。
(2)然后,需要向串口通信模块发送一个发送中断请求,以通知串口通信模块开始发送数据。
(3)串口通信模块将从发送缓冲区中读取数据,并将数据发送到其他设备。
3. 数据接收:(1)当其他设备发送数据时,串口通信模块将从接收引脚读取数据,并将数据存储在接收缓冲区中。
(2)然后,串口通信模块将向系统发送一个接收中断请求,以通知系统有数据可供读取。
(3)系统将从接收缓冲区中读取数据,并对数据进行处理。
以下是串口通信模块程序的一个简单示例:// 串口通信模块初始化void serial_init(void){// 设置波特率、数据位、停止位和校验位// ...// 配置串口通信模块的引脚// ...// 使能串口通信模块// ...// 设置相应的寄存器以启用串口通信// ...}// 串口通信数据发送void serial_send(uint8_t *data, uint16_t length){// 将数据写入串口通信模块的发送缓冲区// ...// 向串口通信模块发送一个发送中断请求// ...}// 串口通信数据接收uint8_t serial_receive(void){// 从接收缓冲区中读取数据// ...// 返回数据// ...}以上示例仅供参考,实际的串口通信模块程序可能会有所不同。
具体实现细节取决于所使用的串口通信模块的型号和特性。
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always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin rs232_rx0 <= 1'b0; rs232_rx1 <= 1'b0; rs232_rx2 <= 1'b0; rs232_rx3 <= 1'b0; end else if(!rx_int) begin rs232_rx0 <= rs232_rx; rs232_rx1 <= rs232_rx0; rs232_rx2 <= rs232_rx1; rs232_rx3 <= rs232_rx2; end
assign clk_bps = clk_bps_r;
endmodule
第二个模块:接收模块
`timescale 1ns / 1ps //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Company: // Engineer: // // Create Date: 21:27:40 14/07/28 // Design Name: // Module Name: my_uart_rx // Project Name: // Target Device: // Tool versions:
/* parameter
bps9600 = 5207, //波特率为 9600bps bps19200 = 2603, //波特率为 19200bps bps38400 = 1301, //波特率为 38400bps bps57600 = 867, //波特率为 57600bps bps115200 = 433; //波特率为 115200bps
算作是 Verilog 入门的第一个程序吧,在别人的程序修改过来的,还没有做太多的优化,只优化了一部分。 程序分成 4 个模块 第一个模块时钟分频:
`timescale 1ns / 1ps //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Company: // Engineer: // // Create Date: 21:27:40 14/07/28 // Design Name: // Module Name: speed_select // Project Name: // Target Device: // Tool versions: // Description: // // Dependencies: // // Revision: // Revision 0.01 - File Created // Additional Comments: // //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// module speed_select(
output bps_start;
//接收到数据后,波特率时钟启动信号置位
output[7:0] rx_data;//接收数据寄存器,保存直至下一个数据来到
output rx_int; //接收数据中断信号,接收到数据期间始终为高电平
output led;
//---------------------------------------------------------------reg rs232_rx0,rs232_rx1,rs232_rx2,rs232_rx3;//接收数据寄存器,滤波用 wire neg_rs232_rx; //表示数据线接收到下降沿
if(!rst_n) begin
bps_start_r <= 1'bz;
rx_int <= 1'b0;
end
else if(neg_rs232_rx) begin
//接收到串口接收线 rs232_rx 的下降沿标志信号
bps_start_r <= 1'b1; //启动串口准备数据接收
rx_int <= 1'b1;
end */
end
assign rx_data = rx_data_r; assign led= rs232_rx;
endmodule
第三个模块发送: `timescale 1ns / 1ps //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Company: // Engineer: // // Create Date: 21:27:40 14/07/28 // Design Name: // Module Name: my_uart_rx // Project Name: // Target Device: // Tool versions: // Description: // // Dependencies:
end //下面的下降沿检测可以滤掉<20ns-40ns 的毛刺(包括高脉冲和低脉冲毛刺),
//这里就是用资源换稳定(前提是我们对时间要求不是那么苛刻,因为输入信号打了好几拍) //(当然我们的有效低脉冲信号肯定是远远大于 40ns 的) assign neg_rs232_rx = rs232_rx3 & rs232_rx2 & ~rs232_rx1 & ~rs232_rx0; //接收到下降沿后 neg_rs232_rx 置高一个时钟周期
always @ (posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n) cnt <= 13'd0;
else if((cnt == `BPS_PARA) || !bps_start) cnt <= 13'd0; //波特率计数清零
else cnt <= cnt+1'b1;
//波特率时钟计数启动
`define BPS_PARA_2
2603 //波特率为 9600 时的分频计数值的一半,用于数据采样
reg[12:0] cnt; reg clk_bps_r;
//分频计数 //波特率时钟寄存器
//---------------------------------------------------------reg[2:0] uart_ctrl; // uart 波特率选择寄存器 //----------------------------------------------------------
endcase
end
/* else if(num == 4'd9) begin
//我们的标准接收模式下只有 1+8+1(2)=11bit 的有效数
据
num <= 4'd0;
//接收到 STOP 位后结束,num 清零 xia
rx_data_r <= rx_temp_data; //把数据锁存到数据寄存器 rx_data 中
4'd4: rx_temp_data[3] <= rs232_rx; //锁存第 3bit
4'd5: rx_temp_data[4] <= rs232_rx; //锁存第 4bit
4'd6: rx_temp_data[5] <= rs232_rx; //锁存第 5bit
4'd7: rx_temp_data[6] <= rs232_rx; //锁存第 6bit
//----------------------------------------------------------------
reg[7:0] rx_data_r;
//串口接收数据寄存器,保存直至下一个数据来到
//----------------------------------------------------------------
// Description: // // Dependencies: // // Revision: // Revision 0.01 - File Created // Additional Comments: // //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// module my_uart_rx(
//----------------------------------------------------------------
reg bps_start_r;
reg[3:0] num; //移位次数
reg rx_int;
//接收数据中断信号,接收到数据期间始终为高电平
always @ (posedge clk or negedge rst_n)
always @ (posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) clk_bps_r <= 1'b0; else if(cnt == `BPS_PARA_2) clk_bps_r <= 1'b1; // clk_bps_r 高电平为接收数据位的中间采样点,同时也作为发送数据的数据改变点 else clk_bps_r <= 1'b0;
reg[7:0] rx_temp_data; //当前接收数据寄存器
always @ (posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) begin rx_temp_data <= 8'd0; num <= 4'd0; rx_data_r <= 8'd0; end else if(rx_int) begin //接收数据处理 if(clk_bps) begin //读取并保存数据,接收数据为一个起始位,8bit 数据,1 或 2 个结束位