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：

`timescale 1ns / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Company:
// Engineer:
//
// Create Date:    23:24:03 11/11/2013
// Design Name:
// Module Name:    USB_UART
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
module USB_UART(
clk,
data,
send,
tx,
busy,
led
);

input clk,send;
input [7:0] data;
output reg tx,busy;
output [7:0] led;

assign led = data;
//状态机状态定义
parameter Idel = 2'b00,//空闲状态
Rdy = 2'b01,//数据准备完成
LoadByte = 2'b10,//数据传入
SendBit = 2'b11;//数据发送

reg [13:0] BspClkReg;//波特率分频计数
reg BspClk;//波特率时钟

reg [9:0] tx_data;//发送的数据，加上起始位和停止位
reg [3:0] tx_byte_count;//发送位数计数

reg [1:0] state;//,next_state;//状态寄存器

//波特率分频模块，100M/10416
always@(posedge clk)
begin
BspClkReg <= BspClkReg + 1;
if(BspClkReg == 5208)
begin
BspClkReg <= 0;
BspClk <= ~BspClk;
end
end

always@(posedge BspClk)
begin
case(state)
Idel         : begin
tx <= 1;
busy <= 0;
tx_byte_count <= 0;
if(~send) state <= Rdy;
end
Rdy          : begin
tx_byte_count <= 0;
tx <= 1;
busy <= 1;
state <= LoadByte;
end
LoadByte    : begin
tx_data <= {1'b1,data,1'b0};
tx <= 1;
busy <= 1;
state <= SendBit;
end
SendBit    : begin
tx <= tx_data[0];
busy <= 1;
tx_data <= tx_data >> 1;
tx_byte_count <= tx_byte_count + 1;
if(tx_byte_count == 9)
state <= Idel;
else
state <= SendBit;
end
endcase
end

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。