FPGA-结合协议时序实现UART收发器（五）：串口顶层模块UART_TOP、例化PLL、UART_FIFO、uart_drive

串口顶层模块UART_TOP、例化PLL、UART_FIFO、uart_drive，功能实现。

一、功能实现

对照代码，串口发送模块UART_TOP实现功能包括：

• PLL锁相环，实现稳定系统输入时钟功能
• UART_FIFO，数据先进先出，实现数据缓存功能，防止出现数据错乱
• w_clk_rst = ~w_system_pll_locked;保证复位电平是先高位再地位
• r_user_tx_ready，用户输出ready信号慢一拍，用于判断数据是否发送完毕，是否为结束状态
• r_rden_lock，fifo使能锁控制
• r_fifo_rden，fifo读使能情况
• r_uart_tx_vaild比FIFO中的读使能r_fifo_rden慢一拍，为实现有效信号和数据能够匹配上，所以对有效信号进行打一拍来延迟一个周期，从而实现信号和数据匹配，正确获取数据

一、UART_TOP代码

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/09/09 13:13:15
// Design Name: 
// Module Name: UART_TOP
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//不要直接用系统时钟！！！
//要添加一个pll锁相环，进行滤波稳定时钟，方便后续处理
//module UART_TOP(//模块输入输出input       i_clk       ,input       i_uart_rx   ,output      o_uart_tx   );wire                    w_clk_50Mhz;
wire                    w_clk_rst;
wire                    w_system_pll_locked;wire    [7:0]           w_user_tx_data;
wire                    w_user_tx_ready;
wire    [7:0]           w_user_rx_data;
wire                    w_user_rx_vaild;
wire                    w_user_clk;
wire                    w_user_rst;
wire                    w_fifo_empty;
reg                     r_fifo_rden;
reg                     r_uart_tx_vaild;
reg                     r_rden_lock;//fifo使能锁
reg                     r_user_tx_ready;//pll锁存器在时钟不稳定的时候是低电平，在稳定后是高电平，即先低电平后高电平
//系统中习惯使用复位信号先高后低，即上电先高电平进行复位，然后再低电平，故需进行取反
assign w_clk_rst = ~w_system_pll_locked;system_pll system_pll_u0
(.clk_in1                        (i_clk),      // input clk_in1.clk_out1                       (w_clk_50Mhz),     // output clk_out1.locked                         (w_system_pll_locked)       // output locked
);uart_drive#(//串口可调参数.P_SYSTEM_CLK                  (50_000_000),.P_UART_BUADRATE               (115200),.P_UART_DATA_WIDTH             (8),.P_UART_STOP_WIDTH             (1),.P_UART_CHECK                  (0)
)
uart_drive_u0( //串口驱动输入输出.i_clk                         (w_clk_50Mhz),.i_rst                         (w_clk_rst),.i_uart_rx                     (i_uart_rx),.o_uart_tx                     (o_uart_tx),.i_user_tx_data                (w_user_tx_data),//用户输出数据，作为驱动的输入,即先输入到驱动处理再输出.i_user_tx_vaild               (r_uart_tx_vaild),//握手.o_user_tx_ready               (w_user_tx_ready),.o_user_rx_data                (w_user_rx_data),//用户输入数据，作为驱动的输出，即先经过驱动输出再输入到用户.o_user_rx_vaild               (w_user_rx_vaild),.o_user_clk                    (w_user_clk),.o_user_rst                    (w_user_rst));UART_FIFO UART_FIFO_U0 (.clk          (w_user_clk),      // input wire clk.srst         (w_user_rst),    // input wire srst.din          (w_user_rx_data),      // input wire [7 : 0] din.wr_en        (w_user_rx_vaild),  // input wire wr_en.rd_en        (r_fifo_rden),  // input wire rd_en.dout         (w_user_tx_data),    // output wire [7 : 0] dout.full         (),    // output wire full.empty        (w_fifo_empty)  // output wire empty
);//处理用户输出ready信号慢一拍
//用于判断数据是否发送完毕，是否为结束状态
always @(posedge w_user_clk or posedge w_user_rst)
beginif(w_user_rst)r_user_tx_ready <= 'd0;elser_user_tx_ready <= w_user_tx_ready;end//处理fifo使能控制，使能锁r_rden_lock
//防止fifo使能持续两个周期，导致读取两个数据，但握手只会读取一个数据，就会导致数据丢失，故需要使能锁控制来fifo只持续一个周期
always @(posedge w_user_clk or posedge w_user_rst)
beginif(w_user_rst)                                      //初始状态r_rden_lock <= 'd0;else if(w_user_tx_ready && !r_user_tx_ready)        //结束状态，当前为高电平1，前一拍为低电平，即上升沿判断为结束状态r_rden_lock <= 'd0;else if(~w_fifo_empty && w_user_tx_ready)           //变化状态，即fifo内有数据+ready好了r_rden_lock <= 'd1;elser_rden_lock <= r_rden_lock;end//处理fifo读使能情况，r_fifo_rden
always @(posedge w_user_clk or posedge w_user_rst) 
beginif(w_user_rst)r_fifo_rden <= 'd0;else if(~w_fifo_empty && w_user_tx_ready)r_fifo_rden <= 'd1;elser_fifo_rden <= 'd0;
end//因为发送的数据是比FIFO中的读使能r_fifo_rden满一个周期
//为实现有效信号和数据能够匹配上，所以对有效信号进行打一拍来延迟一个周期，从而实现信号和数据匹配，正确获取数据
always @(posedge w_user_clk or posedge w_user_rst) 
beginif(w_user_rst)r_uart_tx_vaild <= 'd0;elser_uart_tx_vaild <= r_fifo_rden;
endendmodule

总结

串口顶层模块UART_TOP、例化PLL、UART_FIFO、uart_drive，功能实现，数据缓存先进先出fifo实现，fifo使能控制等功能实现。