NEXYS 3开发板练手--USB UART(二)
上一篇文章中提到实际上我们操作的只是一个“伪”USB协议,我们真正需要完成的收发机遵循的协议应该是异步串行通信协议。这个协议对于大家来说应该是再熟悉不过了,在这里我就不多废话了。需要说明的是,我在这个DEMO里采用的数据帧格式是:8bits数据位,1bits停止位,无奇偶校验,波特率为9600。
首先我们要实现一个单纯的发送机,要求它能接收输入口上的7位ASCII编码,然后将它不停的发送出去。它可以由下面这个状态机完成:
状态1----空闲状态,等待并复位,当发送标志置位时转到状态2;
状态2----准备,并转到状态3;
状态3----一帧数据导入,将输入口的数据读入,并前后加上起始位和停止位,转入状态4;
状态4----数据发送,将一帧10bits的数据按9600波特率串行发送出去,当完成10bits数据发送后,回到状态1。
按照这个状态机,我设计出下面这个模块:
1 `timescale 1ns / 1ps 2 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 3 // Company: 4 // Engineer: 5 // 6 // Create Date: 23:24:03 11/11/2013 7 // Design Name: 8 // Module Name: USB_UART 9 // Project Name: 10 // Target Devices: 11 // Tool versions: 12 // Description: 13 // 14 // Dependencies: 15 // 16 // Revision: 17 // Revision 0.01 - File Created 18 // Additional Comments: 19 // 20 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 21 module USB_UART( 22 clk, 23 data, 24 send, 25 tx, 26 busy, 27 led 28 ); 29 30 input clk,send; 31 input [7:0] data; 32 output reg tx,busy; 33 output [7:0] led; 34 35 assign led = data; 36 //状态机状态定义 37 parameter Idel = 2'b00,//空闲状态 38 Rdy = 2'b01,//数据准备完成 39 LoadByte = 2'b10,//数据传入 40 SendBit = 2'b11;//数据发送 41 42 reg [13:0] BspClkReg;//波特率分频计数 43 reg BspClk;//波特率时钟 44 45 reg [9:0] tx_data;//发送的数据,加上起始位和停止位 46 reg [3:0] tx_byte_count;//发送位数计数 47 48 reg [1:0] state;//,next_state;//状态寄存器 49 50 //波特率分频模块,100M/10416 51 always@(posedge clk) 52 begin 53 BspClkReg <= BspClkReg + 1; 54 if(BspClkReg == 5208) 55 begin 56 BspClkReg <= 0; 57 BspClk <= ~BspClk; 58 end 59 end 60 61 always@(posedge BspClk) 62 begin 63 case(state) 64 Idel : begin 65 tx <= 1; 66 busy <= 0; 67 tx_byte_count <= 0; 68 if(~send) state <= Rdy; 69 end 70 Rdy : begin 71 tx_byte_count <= 0; 72 tx <= 1; 73 busy <= 1; 74 state <= LoadByte; 75 end 76 LoadByte : begin 77 tx_data <= {1'b1,data,1'b0}; 78 tx <= 1; 79 busy <= 1; 80 state <= SendBit; 81 end 82 SendBit : begin 83 tx <= tx_data[0]; 84 busy <= 1; 85 tx_data <= tx_data >> 1; 86 tx_byte_count <= tx_byte_count + 1; 87 if(tx_byte_count == 9) 88 state <= Idel; 89 else 90 state <= SendBit; 91 end 92 endcase 93 end 94 95 endmodule
然后我将输入数据口接到板子上的8个拨码开关上,即当要发送字符“A”的时候,拨码开关拨为01000001(65),这个时候电脑上的超级终端能接收到板子上连续发来的字符“A”(注意要设置好超级终端上的数据格式和波特率,端口应该为自己电脑上虚拟出来的那个端口号,也可以用串口调试助手接收):
如果只是想简单的了解USB UART的工作原理,我们的工作到这就可以结束了。但是如果从实际应用的角度出发,我们这个DEMO是失败的,因为在实际应用中,我们不可能每发送一个字符就手动设置一次,也不可能让一个字符如此无止尽的发送下去,我们需要的是一个可控的发送机,就像Digilent官网上的DEMO,可以可控的发送特定的字符串。对于这个问题,我将在下一篇文章中继续完成。