Verilog语言的UART代码

简介：
这段内容提供了一个使用Verilog编写的UART（通用异步收发传输器）硬件描述代码示例。该代码适用于数字系统设计中串行通信模块的实现与仿真。 UART（通用异步接收发送器）是一种广泛应用于嵌入式系统中的串行通信接口，在FPGA设计中起着至关重要的作用，它使FPGA能够与外部设备如微处理器、PC或其他FPGA进行数据交换。 本段落将深入探讨UART的基础知识，并介绍如何在Verilog语言中实现基于FPGA的UART模块。首先我们来了解一下UART的工作原理：作为一种异步通信协议，UART不需要时钟同步信号，而是依赖起始位和停止位确定数据传输边界。通常情况下，每个字符的数据帧包括一个低电平开始位、8个数据位（虽然也可以配置为5到9比特），可选的奇偶校验位以及结束于高电平的一个或多个停止位。 在Verilog中实现UART模块时需要构建发送器和接收器两部分。其中，发送器负责将并行数据转换成串行格式并通过UART接口输出；而接收器则从外部设备读取串行输入，并将其还原为并行形式的数据供后续处理使用。 1. 发送端（Transmitter）：在准备进行传输时，发送器会首先把待发的8位或更多比特数据装载到移位寄存器中。然后根据设定好的波特率值控制输出信号的时间间隔，从而将这些信息逐个比特地传送到接收方。 2. 接收端（Receiver）：该部分的任务是识别起始位并读取后续的数据帧内容直至检测到结束条件为止，并且在此过程中还要考虑可能存在的奇偶校验错误和其他异常情况的处理逻辑设计。 3. 波特率发生器：这是发送和接收两端都必须依赖的关键组件，它通过计数系统时钟信号来生成精确的时间基准，确保数据传输的速度符合预期标准。通常情况下可以通过配置不同的分频因子来自适应于各种波特率需求。 4. 模块接口定义：一个完整的UART模块应当提供包括但不限于输入输出端口、控制信号以及状态指示在内的多种功能接口以供外部使用与管理。 在某些设计案例中，如uartverilog_nonfifo文件可能描述了一个不包含FIFO缓存机制的简单实现方案。尽管这种简化模型有助于理解基本原理，但在实际应用环境中可能会因为缺乏缓冲而面临性能瓶颈或数据丢失等问题。然而对于学习和研究目的来说，它仍然具有很高的参考价值。 总而言之，在基于FPGA平台开发UART模块时需要掌握数字逻辑设计、定时控制以及错误检测等多个方面的知识技能，并且熟悉Verilog语言与硬件架构的基本特性是必不可少的先决条件之一。通过仔细分析并理解像uartverilog_nonfifo这样的示例代码，可以进一步提升我们对于此类通信接口的理解深度和技术水平。