Verilog實(shí)現(xiàn)UART之一：接收模塊

Verilog實(shí)現(xiàn)UART之一：接收模塊異步串行數(shù)據(jù)的一般格式是：起始位+數(shù)據(jù)位+停止位，其中起始位1位，8位數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)或無校驗(yàn)位；停止位可以是1、2位，LSBfirst：2.接收原理：由于UART是異步傳輸，沒有傳輸同步時(shí)鐘。為了能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，采樣模塊利用16倍數(shù)據(jù)波特率的時(shí)鐘進(jìn)行采樣，假設(shè)波特率為115200，則采樣時(shí)鐘為clk16x=115200×16。每個(gè)數(shù)據(jù)占據(jù)16個(gè)采樣時(shí)鐘周期，1bit起始位+8bit數(shù)據(jù)為+1bit停止位=10bit，因此一幀共占據(jù)16×10=160個(gè)采樣時(shí)鐘，考慮到每個(gè)數(shù)據(jù)為可能有1-2個(gè)采樣時(shí)鐘周期的便宜，因此將各個(gè)數(shù)據(jù)位的中間時(shí)刻作為采樣點(diǎn)，以保證采樣不會(huì)滑碼或誤碼。一般UART一幀的數(shù)據(jù)位數(shù)為8，這樣即使每個(gè)數(shù)據(jù)有一個(gè)時(shí)鐘的誤差，接收端也能正確地采樣到數(shù)據(jù)。因此，采樣時(shí)刻為24(跳過起始位的16個(gè)時(shí)鐘)、40、56、72、88、104、120、136、152(停止位)，如下圖所示：其中，RX為接收引腳，CNT為對采樣時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器；3.代碼實(shí)現(xiàn)：

/******************************************************************************

*

*Module:rx_module

*FileName:rx_module.v

*Author:JC_Wang

*Version:1.0

*Date:2012/12/5

*Description:UART接收模塊

*

*

********************************************************************************/modulerx_module(

inputGClk,/*systemtopestclock*/

inputclk16x,/*sampleclock,16×115200*/

inputrst_n,/*glabolresetsignal*/

inputrx,/*serialdatain*/

outputregDataReady,/*acompletebytehasbeenreceived*/

outputreg[7:0]DataReceived/*Bytesreceived*/

);/*捕獲rx的下降沿，即起始信號(hào)*/

regtrigger_r0;

wireneg_tri;

always@(posedgeGClkornegedgerst_n)/*下降沿使用全局時(shí)鐘來捕獲的，其實(shí)用clk16x來捕獲也可以*/

begin

if(!rst_n)

begin

trigger_r0<=1'b0;

end

else

begin

trigger_r0<=rx;

end

endassignneg_tri=trigger_r0&~rx;//----------------------------------------------

/*countercontrol*/

regcnt_en;

always@(posedgeGClkornegedgerst_n)

begin

if(!rst_n)

cnt_en<=1'b0;

elseif(neg_tri==1'b1)/*如果捕獲到下降沿，則開始計(jì)數(shù)*/

cnt_en<=1'b1;

elseif(cnt==8'd152)

cnt_en<=1'b0;end

//---------------------------------------------

/*countermodule，對采樣時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)*/

reg[7:0]cnt;

always@(posedgeclk16xornegedgerst_n)

begin

if(!rst_n)

cnt<=8'd0;

elseif(cnt_en)

cnt<=cnt+1'b1;

else

cnt<=8'd0;end

//---------------------------------------------

/*receivemodule*/

regStopBit_r;

always@(posedgeclk16xornegedgerst_n)

begin

if(!rst_n)

begin

DataReceived<=8'b0;

end

elseif(cnt_en)

case(cnt)

8'd24:DataReceived[0]<=rx;/*在各個(gè)采樣時(shí)刻，讀取接收到的數(shù)據(jù)*/

8'd40:DataReceived[1]<=rx;

8'd56:DataReceived[2]<=rx;

8'd72:DataReceived[3]<=rx;

8'd88:DataReceived[4]<=rx;

8'd104:DataReceived[5]<=rx;

8'd120:DataReceived[6]<=rx;

8'd136:DataReceived[7]<=rx;endcaseendalways@(posedgeclk16xornegedgerst_n)

begin

if(!rst_n)

DataReady<=1'b0;

elseif(cnt==8'd152)

DataReady<=1'b1;//接收到停止位后，給出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好標(biāo)志位

else

DataReady<=1'b0;

endendmodule注：1)采樣時(shí)鐘clk16x必須是波特率的16倍，波特率任意設(shè)置如57600、9600等皆可，只要滿足16倍關(guān)系；2)此模塊經(jīng)過測試上萬字節(jié)的接收，從未出錯(cuò)!3)引入了最高時(shí)鐘對起始信號(hào)下降沿進(jìn)行捕獲，會(huì)造成什么不良影響，比如所謂的“時(shí)鐘滿天飛”問題，博主還不清楚，若您有好的講解，請您發(fā)鏈接給我，在此感謝！4.如果需要校驗(yàn)位的朋友，可以參考xilinx公司的參考設(shè)計(jì)：

`timescale1ns/1nsmodulercvr(dout,data_ready,framing_error,parity_error,rxd,clk16x,rst,rdn);inputrxd;/*數(shù)據(jù)接收端*/

inputclk16x;/*采樣時(shí)鐘*/

inputrst;/*復(fù)位信號(hào)，高電平有效*/

inputrdn;/*數(shù)據(jù)接收使能，低電平有效*/

output[7:0]dout;/*數(shù)據(jù)輸出*/

outputdata_ready;/*數(shù)據(jù)接收完畢標(biāo)志位*/

outputframing_error;/*幀錯(cuò)誤標(biāo)志位*/

outputparity_error;/*校驗(yàn)位錯(cuò)誤標(biāo)志位*/regrxd1;

regrxd2;

regclk1x_enable;

reg[3:0]clkdiv;

reg[7:0]rsr;

reg[7:0]rbr;

reg[3: