FPGA串口收发（三）：接收数据，再转发出去

FPGA串口收发（三）：接收数据，再转发出去

功能：测试串口接收数据，再将数据从串口发出

// 模拟串口信号线，串行接收数据 1101_1000 ，转换为并行数据, 并显示 D8

// 把并行数据 D8 传给串口输出模块，串行输出数据 1101 1000

时钟40MHz，波特率115200

1、源文件

uart_rx.v

uart_tx.v

2、仿真文件 testbench

tb_uart_rx_tx.v

`timescale 1ns / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Company: Myminieye
// Engineer: Nill
//
// Create Date:
// Design Name:
// Module Name:
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description: 测试串口接收数据，再将数据从串口发出
// 模拟串口信号线，串行接收数据 1101_1000 ，转换为并行数据, 并显示 D8
// 把并行数据 D8 传给串口输出模块，串行输出数据 1101 1000
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
`define UD #1

module tb_uart_rx_tx();

//==========================================================================
//wire and reg 定义：信号与参数
//==========================================================================
	reg       sim_clk;		//模拟时钟信号
	//reg     tx_pulse;     // active posedge
	reg 	  sim_rst_n;
	
	// input to rx module
	reg       uart_rx;		//串口发送信号线
	//output from rx module
	wire [7:0] rx_data;		//送入串口发送模块，准备发送的数据
	wire       rx_finish;   //串口接收数据有效，接收完成拉高1个BPS
	
	// input to tx module
	reg       tx_pulse;     // active posedge
	reg [7:0] tx_data;		//送入串口发送模块，准备发送的数据
	//output from tx module
	wire      uart_tx;		//串口发送信号线
	wire      tx_busy;		//串口发送模块状态
	
	//时钟参数
	parameter SYS_CLK_FRE = 40_000_000;     //系统频率40MHz  40_000_000
	parameter SYS_CLK_PERIOD = 1_000_000_000/SYS_CLK_FRE;  //周期25ns
	parameter RST_CYCLE = 5;                //复位持续时间，clk时钟周期数
	parameter RST_TIME = RST_CYCLE * SYS_CLK_PERIOD;    //复位时间：5个时钟周期

	//波特率参数
  	parameter BAUD_RATE = 115200; 	//串口波特率
	parameter BAUD_RATE_PERIOD	= 1_000_000_000/BAUD_RATE;
	//波特率周期，0.104ms = 104us，1/9600 s = 1^9 /9600 ns = 4167 sim_clk
	//波特率周期， 1/115200 = 8680 ns  =  8.7us = 347 sim_clk

	//波特率+时钟参数
    parameter [15:0]  BPS_NUM = SYS_CLK_FRE / BAUD_RATE; //时钟/波特率，用时钟周期构造波特率周期
	//  BPS_NUM = 40_000_000/115200 = 347.22 = 16'd347
    //  1 bit位宽所需时钟周期的个数。最长的波特率计数，10417，二进制有14位，取16位
	//  parameter BPS_4800: 40MHz set 8333 ； 50MHz set 10417
	//  parameter BPS_9600: 40MHz set 4167 ； 50MHz set 5208
	//  parameter BPS_115200: 40MHz set 347； 50MHz set 434

//==========================================================================
//模拟：信号的输入，显示输出结果
//==========================================================================
	//模拟系统时钟:40MHz，25ns
	always #((SYS_CLK_PERIOD+1)/2-1) sim_clk = ~sim_clk; //延时，电平翻转
	
	initial	begin
		//模拟复位信号：拉低一次
		#0;
			sim_clk = 1'b0;
			sim_rst_n = 1'b0;      //复位拉低，有效，
			
			uart_rx  = 1'b1;		//串口线，默认高，起始拉低
			//rx_data <= `UD 8'h00;		//rx_data 初始化，在 uart_rx中完成
			tx_pulse = 1'b0;		//触发发送，高有效，先拉低
			tx_data  = 8'h00;		//数据默认为0		
			
		//#RST_TIME;			   //延时：保持足够长时间（至少5个clk）
		#BAUD_RATE_PERIOD;		   //5个clk时间轴太短，仿真改为1个BPS，更明显
			sim_rst_n = 1'b1;      //解除复位
		
		//==========================================================================
		//模拟串口接收：串行信号输入，转化成并行数据，并显示
		//==========================================================================
			uart_rx = 1'b1;	   //串口发送线，默认拉高
		repeat( BPS_NUM*1 ) @(posedge sim_clk);	    //循环347个时钟周期，即一个波特率周期
		//#BAUD_RATE_PERIOD; 						//直接延时，一个波特率周期
		
		$display("Initialization complete. BAUD_RATE is %d",BAUD_RATE); //命令行显示初始化完成，输出BAUD_RATE
		
		//串口：起始位
			uart_rx = 1'b0;	
		#BAUD_RATE_PERIOD;					

		//串行数据，一位一位送入接收信号线：***从位0到位7***，依次发送
		//测试数据为8'hD8=8'b1101_1000
			uart_rx = 1'b0;		
		#BAUD_RATE_PERIOD; 
			uart_rx = 1'b0;		
		#BAUD_RATE_PERIOD; 
			uart_rx = 1'b0;		
		#BAUD_RATE_PERIOD; 		
			uart_rx = 1'b1;		
		#BAUD_RATE_PERIOD; 
			uart_rx = 1'b1;		
		#BAUD_RATE_PERIOD; 
			uart_rx = 1'b0;		
		#BAUD_RATE_PERIOD; 
			uart_rx = 1'b1;		
		#BAUD_RATE_PERIOD; 
			uart_rx = 1'b1;		
		#BAUD_RATE_PERIOD; 		
		$display("The uart_rx 8'hD8 = 8'b1101_1000 has been sent.");  //命令行显示：串口信号线数据已发送

		//串口：结束位
			uart_rx = 1'b1;	
		#BAUD_RATE_PERIOD;
			$display("The uart_rx has received. rx_data = 8'h%h",rx_data);  
		//命令行显示：串口信号线接收已结束，显示接收到的数据
		
		//==========================================================================
		//模拟串口发送：并行数据，串行输出
		//==========================================================================		
		//***串口接收模块收到的数据，传递给串口输出模块***
		
		repeat( BPS_NUM*1 ) @(posedge sim_clk);	  //循环347个时钟周期，即一个波特率周期
		//#BAUD_RATE_PERIOD; 		//直接延时，一个波特率周期		
		
		//传递 第一组数据：8位并行数据，一次性送入串口发送模块
		 tx_data = rx_data;	//串口接收数据，传给串口发送
		#BAUD_RATE_PERIOD;
		
		//开启触发信号：串口发送
		//tx_pulse = 1;				//用 rx_en 代替 模拟tx_pulse，直接触发
		#BAUD_RATE_PERIOD;			//rx_en 串口接收数据有效，接收完成拉高1个BPS
		
		//结束触发：串口发送
		//tx_pulse = 0;
		#BAUD_RATE_PERIOD;
		
		repeat( BPS_NUM*9 ) @(posedge sim_clk);	//发送数据，等待8个波特率周期
			$display("The first tx_data 8'h%h has been sent.",tx_data);  //命令行显示：第1组数据发送完
		
		#BAUD_RATE_PERIOD;	
			$stop;		//结束仿真
		
	end

//==========================================================================
//调用top模块
//==========================================================================
    //串口发送
    uart_rx #(
         //.CLK_SYS   (  SYS_CLK_FRE), //系统时钟
         .BPS_NUM (  BPS_NUM  )  // 时钟/波特率，1 bit位宽所需时钟周期的个数
     )
     u_uart_rx(
        .clk      (  sim_clk  ),// input       clk,
		//.rst_n	  (  sim_rst_n ),// input 
		.uart_rx  (  uart_rx  ),// input reg  串口接收信号线
		
        .rx_data  (  rx_data  ),// output  接收到的数据
        .rx_finish(  rx_finish)// output  串口接收数据有效，接收完成拉高1个BPS
        //.rx_end   (  rx_end   ) // output  //接收到停止位，拉高1个clk，没啥用
    );
	
	//串口发送
    uart_tx #(
         //.CLK_SYS   (  SYS_CLK_FRE), //系统时钟
         .BPS_NUM (  BPS_NUM  )  // 时钟/波特率，用时钟周期构造波特率周期
     )
     u_uart_tx(
        .clk      (  sim_clk  ),// input       clk,
        .tx_data  (  tx_data  ),// input [7:0] tx_data,
        .tx_pulse (  rx_finish),// input       外部输入，开始产生数据->开启串口发送状态

        .uart_tx  (  uart_tx  ),// output reg  uart_tx,
        .tx_busy  (  tx_busy  ),  // output      输出，串口接收忙状态
		.tx_finish(  tx_finish) // output      //串口发送数据结束标志，8位数据发完，拉高一个BPS
    );

endmodule

3、仿真结果

ModelSim波形

命令行显示

增加 tx_finish 和 rx_finish