forked from tanchou/Verilog
Copy modify and learn of the exemple code for uart on tang nano 20k
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BIN
Semaine 1/UARTV2/memo.png
Normal file
BIN
Semaine 1/UARTV2/memo.png
Normal file
Binary file not shown.
After Width: | Height: | Size: 62 KiB |
69
Semaine 1/UARTV2/tb_top_uart_rx_tx.v
Normal file
69
Semaine 1/UARTV2/tb_top_uart_rx_tx.v
Normal file
@@ -0,0 +1,69 @@
|
||||
`timescale 1ns / 1ps
|
||||
|
||||
module tb_top_uart_rx_tx;
|
||||
|
||||
parameter CLK_FREQ = 27_000_000;
|
||||
parameter BAUD_RATE = 115200;
|
||||
|
||||
// Signaux
|
||||
reg clk = 0;
|
||||
reg start = 0;
|
||||
reg [7:0] data_in = 0;
|
||||
wire [7:0] data_out;
|
||||
wire valid;
|
||||
wire tx;
|
||||
wire rx; // On connecte tx directement à rx pour le test
|
||||
|
||||
// Instance du module à tester
|
||||
top_uart_rx_tx #(
|
||||
.CLK_FREQ(CLK_FREQ),
|
||||
.BAUD_RATE(BAUD_RATE)
|
||||
) uut (
|
||||
.clk(clk),
|
||||
.start(start),
|
||||
.data_in(data_in),
|
||||
.rx(rx),
|
||||
.data_out(data_out),
|
||||
.valid(valid),
|
||||
.tx(tx)
|
||||
);
|
||||
|
||||
// Boucle le tx sur rx
|
||||
assign rx = tx;
|
||||
|
||||
// Clock à 50 MHz (20 ns période)
|
||||
always #10 clk = ~clk;
|
||||
|
||||
// Simulation principale
|
||||
initial begin
|
||||
$display("Début de la simulation");
|
||||
$dumpfile("uart_loopback.vcd"); // Pour GTKWave
|
||||
$dumpvars(0, tb_top_uart_rx_tx);
|
||||
|
||||
// Attendre un peu
|
||||
#(20 * 10);
|
||||
|
||||
// Envoi d'une valeur
|
||||
data_in = 8'hA5; // Exemple de data
|
||||
start = 1;
|
||||
#20;
|
||||
start = 0;
|
||||
|
||||
// Attendre la réception (valeur valid = 1)
|
||||
wait(valid == 1);
|
||||
|
||||
// Affichage des résultats
|
||||
$display("Data envoyee : 0x%h", data_in);
|
||||
$display("Data recue : 0x%h", data_out);
|
||||
|
||||
if (data_out == data_in)
|
||||
$display("Test reussi !");
|
||||
else
|
||||
$display("Test echoue...");
|
||||
|
||||
// Fin de simulation
|
||||
#(20 * 10);
|
||||
$finish;
|
||||
end
|
||||
|
||||
endmodule
|
64
Semaine 1/UARTV2/tb_uart_rx.v
Normal file
64
Semaine 1/UARTV2/tb_uart_rx.v
Normal file
@@ -0,0 +1,64 @@
|
||||
`timescale 1ns / 1ps
|
||||
|
||||
module tb_uart_rx;
|
||||
|
||||
reg clk = 0;
|
||||
reg rx = 1;
|
||||
wire [7:0] data;
|
||||
wire valid;
|
||||
wire ready;
|
||||
|
||||
localparam CLK_FREQ = 27_000_000;
|
||||
localparam BAUD_RATE = 115_200;
|
||||
localparam BIT_PERIOD = CLK_FREQ / BAUD_RATE;
|
||||
localparam CLK_PERIOD_NS = 1000000000 / CLK_FREQ;
|
||||
|
||||
uart_rx #(
|
||||
.CLK_FREQ(CLK_FREQ),
|
||||
.BAUD_RATE(BAUD_RATE)
|
||||
) rx_instance (
|
||||
.clk(clk),
|
||||
.rx(rx),
|
||||
.data(data),
|
||||
.valid(valid),
|
||||
.ready(ready)
|
||||
);
|
||||
|
||||
always #(CLK_PERIOD_NS/2) clk = ~clk;
|
||||
|
||||
task send_bit(input reg b);
|
||||
begin
|
||||
rx <= b;
|
||||
#(BIT_PERIOD * CLK_PERIOD_NS);
|
||||
end
|
||||
endtask
|
||||
|
||||
integer i;
|
||||
|
||||
task send_byte(input [7:0] byte);
|
||||
begin
|
||||
send_bit(0);
|
||||
for (i = 0; i < 8; i = i + 1)
|
||||
send_bit(byte[i]);
|
||||
send_bit(1);
|
||||
|
||||
#(BIT_PERIOD * CLK_PERIOD_NS);
|
||||
end
|
||||
endtask
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
$display("Start UART RX test");
|
||||
#100;
|
||||
|
||||
send_byte(8'b01010101);
|
||||
|
||||
#(10 * BIT_PERIOD * CLK_PERIOD_NS);
|
||||
|
||||
if (valid && data == 8'b01010101)
|
||||
$display("Test ok : data = %b", data);
|
||||
else
|
||||
$display("Test pas ok : data = %b, valid = %b", data, valid);
|
||||
|
||||
$finish;
|
||||
end
|
||||
endmodule
|
49
Semaine 1/UARTV2/tb_uart_tx.v
Normal file
49
Semaine 1/UARTV2/tb_uart_tx.v
Normal file
@@ -0,0 +1,49 @@
|
||||
`timescale 1ns/1ps
|
||||
|
||||
module tb_uart_tx;
|
||||
|
||||
reg clk = 0;
|
||||
reg start = 0;
|
||||
reg [7:0] data = 8'h00;
|
||||
wire tx;
|
||||
wire busy;
|
||||
|
||||
always #18.5 clk = ~clk;
|
||||
|
||||
uart_tx #(
|
||||
.CLK_FREQ(27_000_000),
|
||||
.BAUD_RATE(115_200)
|
||||
)tx_instance (
|
||||
.clk(clk),
|
||||
.start(start),
|
||||
.data(data),
|
||||
.tx(tx),
|
||||
.busy(busy)
|
||||
);
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
$dumpfile("uart_tx.vcd");
|
||||
$dumpvars(0, tb_uart_tx);
|
||||
|
||||
#100;
|
||||
|
||||
data <= 8'hA5; // 10100101 0xA5
|
||||
start <= 1;
|
||||
#37 start <= 0;
|
||||
|
||||
// Attendre
|
||||
wait (busy == 0);
|
||||
|
||||
#1000;
|
||||
|
||||
data <= 8'h3C; // 00111100 0x3C
|
||||
start <= 1;
|
||||
#37 start <= 0;
|
||||
|
||||
wait (busy == 0);
|
||||
|
||||
#1000;
|
||||
$stop;
|
||||
end
|
||||
|
||||
endmodule
|
61
Semaine 1/UARTV2/top_led_uart.v
Normal file
61
Semaine 1/UARTV2/top_led_uart.v
Normal file
@@ -0,0 +1,61 @@
|
||||
module top_led_uart(
|
||||
input wire clk,
|
||||
input wire rx,
|
||||
output wire tx,
|
||||
output reg [5:0] leds
|
||||
);
|
||||
wire [7:0] data_out;
|
||||
wire valid;
|
||||
reg start_tx = 0;
|
||||
reg [7:0] data_in = 0;
|
||||
|
||||
top_uart_rx_tx uart (
|
||||
.clk(clk),
|
||||
.start(start_tx),
|
||||
.data_in(data_in),
|
||||
.rx(rx),
|
||||
.data_out(data_out),
|
||||
.valid(valid),
|
||||
.tx(tx)
|
||||
);
|
||||
|
||||
reg [1:0] state = 0;
|
||||
localparam IDLE = 2'd0;
|
||||
localparam TOGGLE = 2'd1;
|
||||
localparam SEND_BACK = 2'd2;
|
||||
|
||||
always @(posedge clk) begin
|
||||
case (state)
|
||||
INIT: begin
|
||||
leds <= 6'b000000;
|
||||
start_tx <= 0;
|
||||
if (valid) begin
|
||||
|
||||
leds <= data_out[5:0];
|
||||
state <= SEND_BACK;
|
||||
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
IDLE: begin
|
||||
start_tx <= 0;
|
||||
if (valid) begin
|
||||
|
||||
leds <= data_out[5:0];
|
||||
state <= SEND_BACK;
|
||||
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
SEND_BACK: begin
|
||||
data_in <= data_out;
|
||||
start_tx <= 1;
|
||||
state <= TOGGLE;
|
||||
end
|
||||
|
||||
TOGGLE: begin
|
||||
start_tx <= 0;
|
||||
state <= IDLE;
|
||||
end
|
||||
endcase
|
||||
end
|
||||
endmodule
|
119
Semaine 1/UARTV2/top_uart_rx_tx.v
Normal file
119
Semaine 1/UARTV2/top_uart_rx_tx.v
Normal file
@@ -0,0 +1,119 @@
|
||||
module uart_top(
|
||||
input clk,
|
||||
input rst,
|
||||
input uart_rx,
|
||||
output uart_tx
|
||||
);
|
||||
|
||||
parameter CLK_FRE = 27_000_000; // Mhz
|
||||
parameter UART_FRE = 115200; // Baud
|
||||
|
||||
localparam IDLE = 0;
|
||||
localparam SEND = 1; // send
|
||||
localparam WAIT = 2; // wait 1 second and send uart received data
|
||||
|
||||
reg[7:0] tx_data;
|
||||
reg[7:0] tx_str;
|
||||
reg tx_data_valid;
|
||||
wire tx_data_ready;
|
||||
reg[7:0] tx_cnt;
|
||||
|
||||
wire[7:0] rx_data;
|
||||
wire rx_data_valid;
|
||||
wire rx_data_ready;
|
||||
|
||||
reg[31:0] wait_cnt;
|
||||
reg[3:0] state;
|
||||
|
||||
wire rst_p = rst;
|
||||
|
||||
assign rx_data_ready = 1'b1; //always can receive data,
|
||||
|
||||
always@(posedge clk or negedge rst_p)
|
||||
begin
|
||||
if(rst_p == 1'b1)
|
||||
begin
|
||||
wait_cnt <= 32'd0;
|
||||
tx_data <= 8'd0;
|
||||
state <= IDLE;
|
||||
tx_cnt <= 8'd0;
|
||||
tx_data_valid <= 1'b0;
|
||||
end
|
||||
else
|
||||
case(state)
|
||||
IDLE:begin
|
||||
state <= SEND;
|
||||
end
|
||||
|
||||
SEND:begin
|
||||
wait_cnt <= 32'd0;
|
||||
tx_data <= tx_str;
|
||||
|
||||
if(tx_data_valid == 1'b1 && tx_data_ready == 1'b1 && tx_cnt < DATA_NUM - 1)//Send 12 bytes data
|
||||
begin
|
||||
tx_cnt <= tx_cnt + 8'd1; //Send data counter
|
||||
end
|
||||
else if(tx_data_valid && tx_data_ready)//last byte sent is complete
|
||||
begin
|
||||
tx_cnt <= 8'd0;
|
||||
tx_data_valid <= 1'b0;
|
||||
state <= WAIT;
|
||||
end
|
||||
else if(~tx_data_valid)
|
||||
begin
|
||||
tx_data_valid <= 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
WAIT:begin
|
||||
wait_cnt <= wait_cnt + 32'd1;
|
||||
|
||||
if(rx_data_valid == 1'b1)
|
||||
begin
|
||||
tx_data_valid <= 1'b1;
|
||||
tx_data <= rx_data; // send uart received data
|
||||
end
|
||||
else if(tx_data_valid && tx_data_ready)
|
||||
begin
|
||||
tx_data_valid <= 1'b0;
|
||||
end
|
||||
else if(wait_cnt >= CLK_FRE * 1000_000) // wait for 1 second
|
||||
state <= SEND;
|
||||
end
|
||||
|
||||
default:
|
||||
state <= IDLE;
|
||||
endcase
|
||||
end
|
||||
|
||||
always@(*)
|
||||
tx_str <= send_data[(DATA_NUM - 1 - tx_cnt) * 8 +: 8];
|
||||
|
||||
uart_rx#
|
||||
(
|
||||
.CLK_FRE(CLK_FRE),
|
||||
.BAUD_RATE(UART_FRE)
|
||||
) uart_rx_inst
|
||||
(
|
||||
.clk (clk),
|
||||
.rst_p (rst_p),
|
||||
.rx_data (rx_data),
|
||||
.rx_data_valid (rx_data_valid),
|
||||
.rx_data_ready (rx_data_ready),
|
||||
.rx_pin (uart_rx)
|
||||
);
|
||||
|
||||
uart_tx#
|
||||
(
|
||||
.CLK_FRE(CLK_FRE),
|
||||
.BAUD_RATE(UART_FRE)
|
||||
) uart_tx_inst
|
||||
(
|
||||
.clk (clk),
|
||||
.rst_p (rst_p),
|
||||
.tx_data (tx_data),
|
||||
.tx_data_valid (tx_data_valid),
|
||||
.tx_data_ready (tx_data_ready),
|
||||
.tx_pin (uart_tx)
|
||||
);
|
||||
endmodule
|
145
Semaine 1/UARTV2/uart_rx.v
Normal file
145
Semaine 1/UARTV2/uart_rx.v
Normal file
@@ -0,0 +1,145 @@
|
||||
module uart_rx #(
|
||||
parameter CLK_FREQ = 27_000_000,
|
||||
parameter BAUD_RATE = 115200
|
||||
)(
|
||||
input clk, //clock input
|
||||
input rst_p, //asynchronous reset input, high active
|
||||
input rx_data_ready, //data receiver module ready
|
||||
input rx_pin, //serial data input
|
||||
|
||||
output reg[7:0] rx_data, //received serial data
|
||||
output reg rx_data_valid //received serial data is valid
|
||||
);
|
||||
|
||||
localparam CYCLE = CLK_FREQ * / BAUD_RATE;
|
||||
|
||||
//state machine code
|
||||
localparam S_IDLE = 1;
|
||||
localparam S_START = 2; //start bit
|
||||
localparam S_REC_BYTE = 3; //data bits
|
||||
localparam S_STOP = 4; //stop bit
|
||||
localparam S_DATA = 5;
|
||||
|
||||
reg[2:0] state;
|
||||
reg[2:0] next_state;
|
||||
|
||||
reg rx_d0; //delay 1 clock for rx_pin
|
||||
reg rx_d1; //delay 1 clock for rx_d0
|
||||
wire rx_negedge; //negedge of rx_pin
|
||||
reg[7:0] rx_bits; //temporary storage of received data
|
||||
reg[15:0] cycle_cnt; //baud counter
|
||||
reg[2:0] bit_cnt; //bit counter
|
||||
|
||||
assign rx_negedge = rx_d1 && ~rx_d0; // Front déscendant
|
||||
|
||||
always@(posedge clk or negedge rst_p) // Filtrage du signial
|
||||
begin
|
||||
if(rst_p == 1'b1)begin
|
||||
rx_d0 <= 1'b0;
|
||||
rx_d1 <= 1'b0;
|
||||
|
||||
end else begin
|
||||
rx_d0 <= rx_pin;
|
||||
rx_d1 <= rx_d0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
|
||||
always@(posedge clk or negedge rst_p)begin // Compteur d'etat
|
||||
if(rst_p == 1'b1)
|
||||
state <= S_IDLE;
|
||||
else
|
||||
state <= next_state;
|
||||
end
|
||||
|
||||
always@(*)begin
|
||||
case(state)
|
||||
S_IDLE:
|
||||
if(rx_negedge) // Detection du start bit
|
||||
next_state = S_START;
|
||||
else
|
||||
next_state = S_IDLE;
|
||||
|
||||
S_START:
|
||||
if(cycle_cnt == CYCLE - 1) //one data cycle
|
||||
next_state = S_REC_BYTE;
|
||||
else
|
||||
next_state = S_START;
|
||||
|
||||
S_REC_BYTE:
|
||||
if(cycle_cnt == CYCLE - 1 && bit_cnt == 3'd7) //receive 8bit data
|
||||
next_state = S_STOP;
|
||||
else
|
||||
next_state = S_REC_BYTE;
|
||||
|
||||
S_STOP:
|
||||
if(cycle_cnt == CYCLE/2 - 1) //half bit cycle,to avoid missing the next byte receiver
|
||||
next_state = S_DATA;
|
||||
else
|
||||
next_state = S_STOP;
|
||||
|
||||
S_DATA:
|
||||
if(rx_data_ready) //data receive complete
|
||||
next_state = S_IDLE;
|
||||
else
|
||||
next_state = S_DATA;
|
||||
|
||||
default:
|
||||
next_state = S_IDLE;
|
||||
endcase
|
||||
end
|
||||
|
||||
always@(posedge clk or negedge rst_p)
|
||||
begin
|
||||
if(rst_p == 1'b1)
|
||||
rx_data_valid <= 1'b0;
|
||||
else if(state == S_STOP && next_state != state)
|
||||
rx_data_valid <= 1'b1;
|
||||
else if(state == S_DATA && rx_data_ready)
|
||||
rx_data_valid <= 1'b0;
|
||||
end
|
||||
|
||||
always@(posedge clk or negedge rst_p)
|
||||
begin
|
||||
if(rst_p == 1'b1)
|
||||
rx_data <= 8'd0;
|
||||
else if(state == S_STOP && next_state != state)
|
||||
rx_data <= rx_bits;//latch received data
|
||||
end
|
||||
|
||||
always@(posedge clk or negedge rst_p)
|
||||
begin
|
||||
if(rst_p == 1'b1)
|
||||
begin
|
||||
bit_cnt <= 3'd0;
|
||||
end
|
||||
else if(state == S_REC_BYTE)
|
||||
if(cycle_cnt == CYCLE - 1)
|
||||
bit_cnt <= bit_cnt + 3'd1;
|
||||
else
|
||||
bit_cnt <= bit_cnt;
|
||||
else
|
||||
bit_cnt <= 3'd0;
|
||||
end
|
||||
|
||||
|
||||
always@(posedge clk or negedge rst_p)
|
||||
begin
|
||||
if(rst_p == 1'b1)
|
||||
cycle_cnt <= 16'd0;
|
||||
else if((state == S_REC_BYTE && cycle_cnt == CYCLE - 1) || next_state != state)
|
||||
cycle_cnt <= 16'd0;
|
||||
else
|
||||
cycle_cnt <= cycle_cnt + 16'd1;
|
||||
end
|
||||
//receive serial data bit data
|
||||
always@(posedge clk or negedge rst_p)
|
||||
begin
|
||||
if(rst_p == 1'b1)
|
||||
rx_bits <= 8'd0;
|
||||
else if(state == S_REC_BYTE && cycle_cnt == CYCLE/2 - 1)
|
||||
rx_bits[bit_cnt] <= rx_pin;
|
||||
else
|
||||
rx_bits <= rx_bits;
|
||||
end
|
||||
endmodule
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133
Semaine 1/UARTV2/uart_tx.v
Normal file
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Semaine 1/UARTV2/uart_tx.v
Normal file
@@ -0,0 +1,133 @@
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module uart_tx #(
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parameter CLK_FREQ = 27_000_000,
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parameter BAUD_RATE = 115200
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)(
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input wire clk,
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input wire rst_p,
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input wire[7:0] data,
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input wire tx_data_valid,
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output wire tx,
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output reg tx_data_ready
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);
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localparam CYCLE = CLK_FREQ / BAUD_RATE;
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localparam IDLE = 2'd0;
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localparam START = 2'd1;
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localparam DATA = 2'd2;
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localparam STOP = 2'd3;
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reg [1:0] state = IDLE;
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reg [1:0] next_state;
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reg [15:0] cycle_cnt; //baud counter
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reg [3:0] bit_index = 0;
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reg [15:0] clk_count = 0;
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reg [7:0] tx_data = 0;
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reg tx_reg;
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assign tx = tx_reg;
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always@(posedge clk or posedge rst_p)begin // Avance d'etat
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if(rst_p == 1'b1)
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state <= IDLE;
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else
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||||
state <= next_state;
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end
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always@(*) begin
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case(state)
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IDLE:
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if(tx_data_valid == 1'b1)
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next_state = START;
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||||
else
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next_state = IDLE;
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START:
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if(cycle_cnt == CYCLE - 1)
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next_state = DATA;
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||||
else
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next_state = START;
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DATA:
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if(cycle_cnt == CYCLE - 1 && bit_cnt == 3'd7)
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next_state = STOP;
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||||
else
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||||
next_state = DATA;
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STOP:
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if(cycle_cnt == CYCLE - 1)
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||||
next_state = IDLE;
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||||
else
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next_state = STOP;
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default:
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next_state = IDLE;
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endcase
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||||
end
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always@(posedge clk or posedge rst_p)begin // tx_data_ready block
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||||
if(rst_p == 1'b1)
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||||
begin
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||||
tx_data_ready <= 1'b0;
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||||
end
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||||
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||||
else if(state == IDLE)
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||||
if(tx_data_valid == 1'b1)
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||||
tx_data_ready <= 1'b0;
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||||
else
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||||
tx_data_ready <= 1'b1;
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||||
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||||
else if(state == STOP && cycle_cnt == CYCLE - 1)
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||||
tx_data_ready <= 1'b1;
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||||
end
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||||
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||||
always@(posedge clk or posedge rst_p) begin // tx_data_latch block
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if(rst_p == 1'b1)begin
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||||
tx_data_latch <= 8'd0;
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||||
end else if(state == IDLE && tx_data_valid == 1'b1)
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||||
tx_data_latch <= tx_data;
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||||
end
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||||
always@(posedge clk or posedge rst_p)begin // DATA bit_cnt block
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||||
if(rst_p == 1'b1)begin
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||||
bit_cnt <= 3'd0;
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||||
end else if(state == DATA)
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||||
if(cycle_cnt == CYCLE - 1)
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||||
bit_cnt <= bit_cnt + 3'd1;
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||||
else
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||||
bit_cnt <= bit_cnt;
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||||
else
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||||
bit_cnt <= 3'd0;
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||||
end
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||||
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||||
always@(posedge clk or posedge rst_p)begin // Cycle counter
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if(rst_p == 1'b1)
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||||
cycle_cnt <= 16'd0;
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else if((state == DATA && cycle_cnt == CYCLE - 1) || next_state != state)
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cycle_cnt <= 16'd0;
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||||
else
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||||
cycle_cnt <= cycle_cnt + 16'd1;
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||||
end
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always@(posedge clk or posedge rst_p)begin // tx state managment
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if(rst_p == 1'b1)
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tx_reg <= 1'b1;
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||||
else
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||||
case(state)
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IDLE,STOP:
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tx_reg <= 1'b1;
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||||
START:
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||||
tx_reg <= 1'b0;
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||||
DATA:
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tx_reg <= tx_data_latch[bit_cnt]; // SENDING BYTE HERE
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default:
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||||
tx_reg <= 1'b1;
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||||
endcase
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||||
end
|
||||
endmodule
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