?? serial.vhd
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-- 本模塊的功能是驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)和PC機(jī)進(jìn)行基本的串口通信的功能。需要在
--PC機(jī)上安裝一個(gè)串口調(diào)試工具來(lái)驗(yàn)證程序的功能。
-- 程序?qū)崿F(xiàn)了一個(gè)收發(fā)一幀10個(gè)bit（即無(wú)奇偶校驗(yàn)位）的串口控
--制器，10個(gè)bit是1位起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)結(jié)束
--位。串口的波特律由程序中定義的div_par參數(shù)決定，更改該參數(shù)可以實(shí)
--現(xiàn)相應(yīng)的波特率。程序當(dāng)前設(shè)定的div_par 的值是0x104，對(duì)應(yīng)的波特率是
--9600。用一個(gè)8倍波特率的時(shí)鐘將發(fā)送或接受每一位bit的周期時(shí)間
--劃分為8個(gè)時(shí)隙以使通信同步.
--程序的工作過(guò)程是：串口處于全雙工工作狀態(tài)，按動(dòng)SW0，CPLD向PC發(fā)送“welcome"
--字符串（串口調(diào)試工具設(shè)成按ASCII碼接受方式）；PC可隨時(shí)向CPLD發(fā)送0-F的十六進(jìn)制
--數(shù)據(jù)，CPLD接受后顯示在7段數(shù)碼管上。
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY serial IS
PORT (
clk : IN std_logic;
rst : IN std_logic;
rxd : IN std_logic; --串行數(shù)據(jù)接收端
txd : OUT std_logic; --串行數(shù)據(jù)發(fā)送端
en : OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- 數(shù)碼管使能
seg_data : OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0); --數(shù)碼管數(shù)據(jù)
key_input : IN std_logic; --按鍵輸入
lowbit : OUT std_logic); --發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)給第一根行掃描線
END serial;
ARCHITECTURE arch OF serial IS
--//////////////////inner reg////////////////////
SIGNAL div_reg : std_logic_vector(15 DOWNTO 0);--分頻計(jì)數(shù)器，分頻值由波特率決定。分頻后得到頻率8倍波特率的時(shí)鐘
SIGNAL div8_tras_reg : std_logic_vector(2 DOWNTO 0);--該寄存器的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)發(fā)送時(shí)當(dāng)前位于的時(shí)隙數(shù)
SIGNAL div8_rec_reg : std_logic_vector(2 DOWNTO 0); --寄存器的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)接收時(shí)當(dāng)前位于的時(shí)隙數(shù)
SIGNAL state_tras : std_logic_vector(3 DOWNTO 0); -- 發(fā)送狀態(tài)寄存器
SIGNAL state_rec : std_logic_vector(3 DOWNTO 0); -- 接受狀態(tài)寄存器
SIGNAL clkbaud_tras : std_logic; --以波特率為頻率的發(fā)送使能信號(hào)
SIGNAL clkbaud_rec : std_logic; --以波特率為頻率的接受使能信號(hào)
SIGNAL clkbaud8x : std_logic; --以8倍波特率為頻率的時(shí)鐘，它的作用是將發(fā)送或接受一個(gè)bit的時(shí)鐘周期分為8個(gè)時(shí)隙
SIGNAL recstart : std_logic; -- 開始發(fā)送標(biāo)志
SIGNAL recstart_tmp : std_logic; --開始接受標(biāo)志
SIGNAL trasstart : std_logic;
SIGNAL rxd_reg1 : std_logic; --接收寄存器1
SIGNAL rxd_reg2 : std_logic; --接收寄存器2，因?yàn)榻邮諗?shù)據(jù)為異步信號(hào)，故用兩級(jí)緩存
SIGNAL txd_reg : std_logic; --發(fā)送寄存器
SIGNAL rxd_buf : std_logic_vector(7 DOWNTO 0);--接受數(shù)據(jù)緩存
SIGNAL txd_buf : std_logic_vector(7 DOWNTO 0);--發(fā)送數(shù)據(jù)緩存
SIGNAL send_state : std_logic_vector(2 DOWNTO 0);--每次按鍵給PC發(fā)送"Welcome"字符串，這是發(fā)送狀態(tài)寄存器
SIGNAL cnt_delay : std_logic_vector(19 DOWNTO 0);--延時(shí)去抖計(jì)數(shù)器
SIGNAL start_delaycnt : std_logic; --開始延時(shí)計(jì)數(shù)標(biāo)志
SIGNAL key_entry1 : std_logic; --確定有鍵按下標(biāo)志
SIGNAL key_entry2 : std_logic; --確定有鍵按下標(biāo)志
--//////////////////////////////////////////////
CONSTANT div_par : std_logic_vector(15 DOWNTO 0) := "0000000100000100";
--分頻參數(shù)，其值由對(duì)應(yīng)的波特率計(jì)算而得，按此參數(shù)分頻的時(shí)鐘頻率是波倍特率的8倍，此處值對(duì)應(yīng)9600的波特率，即分頻出的時(shí)鐘頻率是9600*8
SIGNAL txd_xhdl3 : std_logic;
BEGIN
en <="00000000" ;--7段數(shù)碼管使能信號(hào)賦值
txd <= txd_xhdl3;
lowbit <= '0' ;
txd_xhdl3 <= txd_reg ;
PROCESS(clk,rst)
BEGIN
IF (NOT rst = '1') THEN
cnt_delay <= "00000000000000000000";
start_delaycnt <= '0';
ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')THEN
IF (start_delaycnt = '1') THEN
IF (cnt_delay /= "11000011010100000000") THEN
cnt_delay <= cnt_delay + "00000000000000000001";
ELSE
cnt_delay <= "00000000000000000000";
start_delaycnt <= '0';
END IF;
ELSE
IF ((NOT key_input='1') AND (cnt_delay = "00000000000000000000")) THEN
start_delaycnt <= '1';
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clk,rst)
BEGIN
IF (NOT rst = '1') THEN
key_entry1 <= '0';
ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')THEN
IF (key_entry2 = '1') THEN
key_entry1 <= '0';
ELSE
IF (cnt_delay = "11000011010100000000") THEN
IF (NOT key_input = '1') THEN
key_entry1 <= '1';
END IF;
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clk,rst)
BEGIN
IF (NOT rst = '1') THEN
div_reg <= "0000000000000000";
ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')THEN
IF (div_reg = div_par - "0000000000000001") THEN
div_reg <= "0000000000000000";
ELSE
div_reg <= div_reg + "0000000000000001";
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clk,rst) --分頻得到8倍波特率的時(shí)鐘
BEGIN
IF (NOT rst = '1') THEN
clkbaud8x <= '0';
ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')THEN
IF (div_reg = div_par - "0000000000000001") THEN
clkbaud8x <= NOT clkbaud8x;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clkbaud8x,rst)
BEGIN
IF (NOT rst = '1') THEN
div8_rec_reg <= "000";
ELSE IF(clkbaud8x'EVENT AND clkbaud8x = '1') THEN
IF (recstart = '1') THEN --接收開始標(biāo)志
div8_rec_reg <= div8_rec_reg + "001";--接收開始后，時(shí)隙數(shù)在8倍波特率的時(shí)鐘下加1循環(huán)
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clkbaud8x,rst)
BEGIN
IF (NOT rst = '1') THEN
div8_tras_reg <= "000";
ELSE IF(clkbaud8x'EVENT AND clkbaud8x = '1') THEN
IF (trasstart = '1') THEN
div8_tras_reg <= div8_tras_reg + "001";--發(fā)送開始后，時(shí)隙數(shù)在8倍波特率的時(shí)鐘下加1循環(huán)
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(div8_rec_reg)
BEGIN
IF (div8_rec_reg = "111") THEN
clkbaud_rec <= '1'; ---在第7個(gè)時(shí)隙，接收使能信號(hào)有效，將數(shù)據(jù)打入
ELSE
clkbaud_rec <= '0';
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(div8_tras_reg)
BEGIN
IF (div8_tras_reg = "111") THEN
clkbaud_tras <= '1'; --在第7個(gè)時(shí)隙，發(fā)送使能信號(hào)有效，將數(shù)據(jù)發(fā)出
ELSE
clkbaud_tras <= '0';
END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clkbaud8x,rst)
BEGIN
IF (NOT rst = '1') THEN
txd_reg <= '1';
trasstart <= '0';
txd_buf <= "00000000";
state_tras <= "0000";
send_state <= "000";
key_entry2 <= '0';
ELSE IF(clkbaud8x'EVENT AND clkbaud8x = '1') THEN
IF (NOT key_entry2 = '1') THEN
IF (key_entry1 = '1') THEN
key_entry2 <= '1';
txd_buf <= "01110111"; --"w"
END IF;
ELSE
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