Verilog UART 串口通信实现及逻辑分析仪显示

Verilog 实现 UART 串口通信

本文将介绍如何使用 Verilog 语言编写 UART 串口通信模块，并使用逻辑分析仪观察通信过程。

代码示例

module uart(
    input clk,
    input rst_n,
    input [7:0] tx_data,
    output reg tx_en,
    output reg [7:0] rx_data,
    output reg rx_valid
);

parameter BAUD_RATE = 115200;
parameter CLK_FREQ = 50_000_000;

reg [3:0] tx_cnt;
reg [3:0] rx_cnt;
reg [7:0] tx_shift_reg;
reg [7:0] rx_shift_reg;
reg tx_busy;

assign tx_en = tx_busy ? 0 : (tx_cnt == 0);

assign rx_data = rx_shift_reg;
assign rx_valid = (rx_cnt == 0) ? 1 : 0;

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        tx_cnt <= 0;
        rx_cnt <= 0;
        tx_shift_reg <= 0;
        rx_shift_reg <= 0;
        tx_busy <= 0;
    end
    else begin
        if (tx_busy) begin
            tx_cnt <= tx_cnt + 1;
            if (tx_cnt == 15) begin
                tx_cnt <= 0;
                tx_shift_reg <= {1'b0, tx_shift_reg[7:1]};
                if (!tx_shift_reg[0])
                    tx_busy <= 0;
            end
        end
        else if (tx_en) begin
            tx_cnt <= 0;
            tx_shift_reg <= {1'b1, tx_data};
            tx_busy <= 1;
        end

        rx_cnt <= (rx_cnt == 15) ? 0 : (rx_cnt + 1);
        if (rx_cnt == 0) begin
            rx_shift_reg <= {rx_shift_reg[6:0], $bits(rx_data) ? 1'b0 : 1'b1};
        end
    end
end

endmodule

逻辑分析仪观察

使用 UART 分析仪可以观察串口通信过程。将串口通信接口连接到分析仪的 RX 和 TX 端口上，分析仪会自动解析串口通信数据并显示在界面上。

通过观察逻辑分析仪上的波形，可以验证 UART 模块的正确性，例如发送和接收数据的时序是否正确、数据是否完整等。

总结

本教程介绍了如何使用 Verilog 实现 UART 串口通信，并利用逻辑分析仪观察通信过程。希望这篇文章能够帮助您更好地理解和使用 UART 模块。