FPGA串口数据发送教程

UART（通用异步收发传输器）

1.串口通信模块设计的目的是用来发送数据的，因此需要有一个数据输入端口；

2.串口通信，支持不同的波特率，所以需要有一个波特率设置端口；

3.串口通信的本质就是将8位的并行数据通过一根信号线，在不同的时刻传输并行数据的不同位，通过多个时刻，最终将8位并行数据全部传出；

4.串口通信以1位的低电平标志串行传输的开始，待8位数据传输完成之后，再以1位的高电平标志传输的结束；

5.控制信号，控制并转串模块什么时候开始工作？什么时候一个数据发送完成？须有一个发送开始信号，以及一个发送完成信号

代码内容如下：

module uart_byte_tx(
    Clk,
    Reset_n,
    Data,
    Send_en,
    Baud_set,
    uart_tx,
    Tx_done
);
    input Clk;
    input Reset_n;
    input [7:0]Data;
    input Send_en;
    input Baud_set;
    output reg uart_tx;
    output reg Tx_done;
    
    //Baud_set = 0   就让波特率 = 9600；
    //Baud_set = 1   就让波特率 = 19200
    //Baud_set = 2   就让波特率 = 38400；
    //Baud_set = 3   就让波特率 = 57600；   
    //Baud_set = 4   就让波特率 = 115200； 
    
    //计算每个波特率对应的时间周期
    reg [17:0]bps_DR;
    always@(*)
        case(Baud_set)
            0:bps_DR = 1000000000/9600/20;
            1:bps_DR = 1000000000/19200/20;
            2:bps_DR = 1000000000/38400/20;
            3:bps_DR = 1000000000/57600/20;
            4:bps_DR = 1000000/115200/20;
            default bps_DR = 1000000000/9600/20;
        endcase
    //设计基础计数器
    wire bps_clk;
    assign bps_clk =(div_cnt == 1);
    reg [17:0]div_cnt;
    always@(posedge Clk or negedge Reset_n)
    if(!Reset_n)
        div_cnt <= 0;
    else if(Send_en)
        begin
            if(div_cnt == bps_DR - 1)
                div_cnt <= 0;
            else 
                div_cnt <= div_cnt + 1'b1;
        end
    else
        div_cnt <= 0;
    //设计传入信号的计数器 总共发送十位数据 包括一个起始位和一个停止位，还有八个数据位
    reg [3:0]bps_cnt;
    always@(posedge Clk or negedge Reset_n)
    if(!Reset_n)   
        bps_cnt <= 0;
    else if(Send_en)
        begin
            if(bps_clk)begin
                if(bps_cnt == 11)
                    bps_cnt <= 0;
                else 
                    bps_cnt <= bps_cnt + 1'b1;
                end
         end
     else
        bps_cnt <= 0;
        
    //传输数据    
    always@(posedge Clk or negedge Reset_n)
    if(!Reset_n)
        begin
        uart_tx <= 1'b1;
        Tx_done <= 1'b0;
        end
    else 
        begin
            case(bps_cnt)
                1:
                begin 
                uart_tx <= 0;
                Tx_done <= 0;
                end
                2:uart_tx <= Data[0]; 
                3:uart_tx <= Data[1];
                4:uart_tx <= Data[2];
                5:uart_tx <= Data[3];
                6:uart_tx <= Data[4];
                7:uart_tx <= Data[5];
                8:uart_tx <= Data[6];
                9:uart_tx <= Data[7]; 
                10:uart_tx <=1;
                11:begin
                uart_tx <=1;
                Tx_done <=1'b1;
                end
                default uart_tx <=1;
            endcase
        end
endmodule

仿真代码内容如下：

`timescale 1ns / 1ps
 
module uart_byte_tx_tb();   
    reg Clk;
    reg Reset_n;
    reg [7:0]Data;
    reg Send_en;
    reg [2:0]Baud_set;
    wire uart_tx;
    wire Tx_done; 
    
    uart_byte_tx uart_byte_tx(
        .Clk(Clk),
        .Reset_n(Reset_n),
        .Data(Data),
        .Send_en(Send_en),
        .Baud_set(Baud_set),
        .uart_tx(uart_tx),
        .Tx_done(Tx_done)
    );
    
    initial Clk = 1;
    always#10 Clk = ~Clk;
    
    initial begin
        Reset_n = 0;
        Data = 0;
        Send_en = 0;
        Baud_set = 4;
        #201;
        Reset_n = 1;
        #100;
        Data = 8'h57;
        Send_en = 1;
        #20;
        @(posedge Tx_done);
        Send_en = 0;
        #20000;
        Data = 8'h75;
        Send_en = 1;
        #20;
        @(posedge Tx_done);
        #20000;
        Send_en = 0;
        $stop;
    end
    
endmodule

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