小梅哥和你一起深入學(xué)習(xí)FPGA之串口調(diào)試（一）(上)
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以上為波特率發(fā)生器的代碼及分析，波特率發(fā)生模塊在例化時被分別例化為串口發(fā)送波特率發(fā)生器和串口接收波特率發(fā)生器。接下來我們再來分析串口接收模塊的代碼。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/283059.htm1 module my_uart_rx (
2 clk, rst_n ,
3 rs232_rx , rx_data , rx_int ,
4 clk_bps , bps_start
5 );
6
7 input clk; // 50MHz
8 input rst_n ; //
9 input rs232_rx ; // RS232
10 input clk_bps ; // clk_bps
11 output bps_start ; //
12 output [ 7: 0] rx_data ; //
13 output rx_int ; // ,
14
15 //---------------------------------------------------------
16 reg rs232_rx0 , rs232_rx1 , rs232_rx2 , rs232_rx3 ; //
17 wire neg_rs232_rx ; //
18
19 always @ ( posedge clk or negedge rst_n ) begin
20 if(! rst_n ) begin
21 rs232_rx0 <= 1'b0 ;
22 rs232_rx1 <= 1'b0 ;
23 rs232_rx2 <= 1'b0 ;
24 rs232_rx3 <= 1'b0 ;
25 end
26 else begin
27 rs232_rx0 <= rs232_rx ;
28 rs232_rx1 <= rs232_rx0 ;
29 rs232_rx2 <= rs232_rx1 ;
30 rs232_rx3 <= rs232_rx2 ;
31 end
32 end
33 // <20ns-40ns ( )
34 //
35 // 40ns
36 assign neg_rs232_rx = rs232_rx3 & rs232_rx2 & ~rs232_rx1 & ~rs232_rx0; // neg_rs232_rx
37
38 //---------------------------------------------------------
39 reg bps_start_r ;
40 reg[ 3: 0] num; //
41 reg rx_int ; // ,
42
43 always @ ( posedge clk or negedge rst_n )
44 if(! rst_n ) begin
45 bps_start_r <= 1'bz ;
46 rx_int <= 1'b0 ;
47 end
48 else if( neg_rs232_rx ) begin
// rs232_rx
49 bps_start_r <= 1'b1 ; //
50 rx_int <= 1'b1 ; //
51 end
52 else if( num==4'd12 ) begin //
53 bps_start_r <= 1'b0 ; //
54 rx_int <= 1'b0 ; //
55 end
56
57 assign bps_start = bps_start_r ;
58
59 //---------------------------------------------------------
60 reg[ 7 : 0] rx_data_r ; //
61 //---------------------------------------------------------
62
63 reg[ 7 : 0] rx_temp_data ; //
64
65 always @ ( posedge clk or negedge rst_n )
66 if(! rst_n ) begin
67 rx_temp_data <= 8'd0 ;
68 num <= 4'd0 ;
69 rx_data_r <= 8'd0 ;
70 end
71 else if( rx_int ) begin //
72 if( clk_bps ) begin
// , 8bit 1 2
73 num <= num+1'b1 ;
74 case ( num)
75 4'd1:rx_temp_data[0] <= rs232_rx; // 0bit
76 4'd2:rx_temp_data [1] <= rs232_rx; // 1bit
77 4'd3:rx_temp_data [2] <= rs232_rx; // 2bit
78 4'd4:rx_temp_data [3] <= rs232_rx; // 3bit
79 4'd5:rx_temp_data [4] <= rs232_rx; // 4bit
80 4'd6:rx_temp_data [5] <= rs232_rx; // 5bit
81 4'd7:rx_temp_data [6] <= rs232_rx; // 6bit
82 4'd8:rx_temp_data [7] <= rs232_rx; // 7bit
83 default : ;
84 endcase
85 end
86 else if( num == 4'd12 ) begin
// 1+8+1(2)=11bit
87 num <= 4'd0 ; // STOP ,num
88 rx_data_r <= rx_temp_data ; // rx_data
89 end
90 end
91
92 assign rx_data = rx_data_r ;
93
94 endmodule
第19行到第36行為起始位檢測部分，19到32行，實現(xiàn)了對rs232_rx端口上電平的連續(xù)四個時鐘周期的寄存，第36行則對這連續(xù)4個時鐘上升沿時的rs232_rx端口電平進行邏輯操作，得出rs232_rx端口信號下降沿的到來。neg_rs232_rx = rs232_rx3 & rs232_rx2 & ~rs232_rx1 & ~rs232_rx0，即后兩次寄存的狀態(tài)為低電平而前兩次寄存的裝填為高電平，則表明該端口上的信號發(fā)生了1->0的跳變，即有下降沿出現(xiàn)。neg_rs232_rx信號會產(chǎn)生一個周期的高脈沖。
第43行至第55行則根據(jù)neg_rs232_rx和num計數(shù)值來控制串口接收波特率發(fā)生器的工作和接收中斷信號。第65行至第90行則采用線性序列機的設(shè)計方式，進行一個字節(jié)的數(shù)據(jù)的接收。
以上為對串口接收模塊的一個簡單分析，接下來，再進行串口發(fā)送模塊的分析。
1 module my_uart_tx (
2 clk, rst_n ,
3 rx_data , rx_int , rs232_tx ,
4 clk_bps , bps_start
5 );
6
7 input clk; // 50MHz
8 input rst_n ; //
9 input clk_bps ; // clk_bps_r ,
10 input [ 7 : 0] rx_data ; //
11 input rx_int ;
12 output rs232_tx ; // RS232
13 output bps_start ; //
14
15 //---------------------------------------------------------
16 reg rx_int0 , rx_int1 , rx_int2 ; //rx_int
17 wire neg_rx_int ; // rx_int
18
19 always @ ( posedge clk or negedge rst_n ) begin
20 if(! rst_n ) begin
21 rx_int0 <= 1'b0 ;
22 rx_int1 <= 1'b0 ;
23 rx_int2 <= 1'b0 ;
24 end
25 else begin
26 rx_int0 <= rx_int ;
27 rx_int1 <= rx_int0 ;
28 rx_int2 <= rx_int1 ;
29 end
30 end
31
32 assign neg_rx_int = ~rx_int1 & rx_int2 ; // neg_rx_int
33
34 //---------------------------------------------------------
35 reg[ 7 : 0] tx_data ; //
36 //---------------------------------------------------------
37 reg bps_start_r ;
38 reg tx_en ; //
39 reg[ 3: 0] num;
40
41 always @ ( posedge clk or negedge rst_n ) begin
42 if(! rst_n ) begin
43 bps_start_r <= 1'bz ;
44 tx_en <= 1'b0 ;
45 tx_data <= 8'd0 ;
46 end
47 else if( neg_rx_int ) begin //
48 bps_start_r <= 1'b1 ;
49 tx_data <= rx_data ; //
50 tx_en <= 1'b1 ; //
51 end
52 else if( num==4'd11 ) begin //
53 bps_start_r <= 1'b0 ;
54 tx_en <= 1'b0 ;
55 end
56 end
57
58 assign bps_start = bps_start_r ;
59
60 //---------------------------------------------------------
61 reg rs232_tx_r ;
62
63 always @ ( posedge clk or negedge rst_n ) begin
64 if(! rst_n ) begin
65 num <= 4'd0 ;
66 rs232_tx_r <= 1'b1 ;
67 end
68 else if( tx_en ) begin
69 if( clk_bps ) begin
70 num <= num+1'b1 ;
71 case ( num)
72 4'd0 : rs232_tx_r <= 1'b0 ; //
73 4'd1 : rs232_tx_r <= tx_data [0]; // bit0
74 4'd2 : rs232_tx_r <= tx_data [1]; // bit1
75 4'd3 : rs232_tx_r <= tx_data [2];// bit2
76 4'd4 : rs232_tx_r <= tx_data [3]; // bit3
77 4'd5 : rs232_tx_r <= tx_data [4];// bit4
78 4'd6 : rs232_tx_r <= tx_data [5]; // bit5
79 4'd7 : rs232_tx_r <= tx_data [6]; // bit6
80 4'd8 : rs232_tx_r <= tx_data [7]; // bit7
81 4'd9 : rs232_tx_r <= 1'b1 ; //
82 default : rs232_tx_r <= 1'b1 ;
83 endcase
84 end
85 else if( num==4'd11 ) num <= 4'd0 ; //
86 end
87 end
88
89 assign rs232_tx = rs232_tx_r ;
90
91 endmodule
代碼19行到30行對串口接收模塊的接收中斷信號進行了3次寄存，第32行則通過對連續(xù)兩次寄存結(jié)果的判斷，來檢測接收中斷信號rx_int的下降沿。如果有下降沿到來，neg_rx_int信號則會產(chǎn)生一個時鐘周期的高脈沖信號，第47行則通過對該信號的狀態(tài)判斷，來確定是否啟動發(fā)送波特率發(fā)生器模塊。如果檢測到了該高脈沖，則使能串口發(fā)送(tx_en <= 1'b1)，同時將待發(fā)送的字節(jié)數(shù)據(jù)(rx_data)寄存到發(fā)送寄存器(tx_data)中。第52行，即計數(shù)到11后，表明一個字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送完成，此時停止發(fā)送波特率發(fā)生器的工作，同時禁止發(fā)送模塊的工作(tx_en <= 1'b0)，即完成一個字節(jié)的數(shù)據(jù)的發(fā)送。
第63行至第87行采用線性序列機設(shè)計方式，實現(xiàn)一個字節(jié)(自動添加起始位和停止位)的發(fā)送操作。
以上就是對特權(quán)同學(xué)的串口代碼的一個簡單分析，頂層模塊就只進行了一個簡單的例化和連線作用，因此小梅哥就不做分析了。小梅哥個人能力有限，可能存在理解不到位或者表述不專業(yè)的地方，不妥之處還望各位多多指出，以促進共同學(xué)習(xí)。可以說，相對于淘寶網(wǎng)上漫天飛舞的開發(fā)板和五花八門的串口例程，特權(quán)同學(xué)的設(shè)計代碼相當規(guī)范，架構(gòu)合理，思路清楚，確實是值得我們每一個FPGA愛好者學(xué)習(xí)。
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