source: XOpenSparcT1/trunk/OC-UART/uart_transmitter.v @ 6

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versione iniziale opensparc

Line 
1//////////////////////////////////////////////////////////////////////
2////                                                              ////
3////  uart_transmitter.v                                          ////
4////                                                              ////
5////                                                              ////
6////  This file is part of the "UART 16550 compatible" project    ////
7////  http://www.opencores.org/cores/uart16550/                   ////
8////                                                              ////
9////  Documentation related to this project:                      ////
10////  - http://www.opencores.org/cores/uart16550/                 ////
11////                                                              ////
12////  Projects compatibility:                                     ////
13////  - WISHBONE                                                  ////
14////  RS232 Protocol                                              ////
15////  16550D uart (mostly supported)                              ////
16////                                                              ////
17////  Overview (main Features):                                   ////
18////  UART core transmitter logic                                 ////
19////                                                              ////
20////  Known problems (limits):                                    ////
21////  None known                                                  ////
22////                                                              ////
23////  To Do:                                                      ////
24////  Thourough testing.                                          ////
25////                                                              ////
26////  Author(s):                                                  ////
27////      - [email protected]                                  ////
28////      - Jacob Gorban                                          ////
29////      - Igor Mohor ([email protected])                      ////
30////                                                              ////
31////  Created:        2001/05/12                                  ////
32////  Last Updated:   2001/05/17                                  ////
33////                  (See log for the revision history)          ////
34////                                                              ////
35////                                                              ////
36//////////////////////////////////////////////////////////////////////
37////                                                              ////
38//// Copyright (C) 2000, 2001 Authors                             ////
39////                                                              ////
40//// This source file may be used and distributed without         ////
41//// restriction provided that this copyright statement is not    ////
42//// removed from the file and that any derivative work contains  ////
43//// the original copyright notice and the associated disclaimer. ////
44////                                                              ////
45//// This source file is free software; you can redistribute it   ////
46//// and/or modify it under the terms of the GNU Lesser General   ////
47//// Public License as published by the Free Software Foundation; ////
48//// either version 2.1 of the License, or (at your option) any   ////
49//// later version.                                               ////
50////                                                              ////
51//// This source is distributed in the hope that it will be       ////
52//// useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied   ////
53//// warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR      ////
54//// PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public License for more ////
55//// details.                                                     ////
56////                                                              ////
57//// You should have received a copy of the GNU Lesser General    ////
58//// Public License along with this source; if not, download it   ////
59//// from http://www.opencores.org/lgpl.shtml                     ////
60////                                                              ////
61//////////////////////////////////////////////////////////////////////
62//
63// CVS Revision History
64//
65// $Log: not supported by cvs2svn $
66// Revision 1.18  2002/07/22 23:02:23  gorban
67// Bug Fixes:
68//  * Possible loss of sync and bad reception of stop bit on slow baud rates fixed.
69//   Problem reported by Kenny.Tung.
70//  * Bad (or lack of ) loopback handling fixed. Reported by Cherry Withers.
71//
72// Improvements:
73//  * Made FIFO's as general inferrable memory where possible.
74//  So on FPGA they should be inferred as RAM (Distributed RAM on Xilinx).
75//  This saves about 1/3 of the Slice count and reduces P&R and synthesis times.
76//
77//  * Added optional baudrate output (baud_o).
78//  This is identical to BAUDOUT* signal on 16550 chip.
79//  It outputs 16xbit_clock_rate - the divided clock.
80//  It's disabled by default. Define UART_HAS_BAUDRATE_OUTPUT to use.
81//
82// Revision 1.16  2002/01/08 11:29:40  mohor
83// tf_pop was too wide. Now it is only 1 clk cycle width.
84//
85// Revision 1.15  2001/12/17 14:46:48  mohor
86// overrun signal was moved to separate block because many sequential lsr
87// reads were preventing data from being written to rx fifo.
88// underrun signal was not used and was removed from the project.
89//
90// Revision 1.14  2001/12/03 21:44:29  gorban
91// Updated specification documentation.
92// Added full 32-bit data bus interface, now as default.
93// Address is 5-bit wide in 32-bit data bus mode.
94// Added wb_sel_i input to the core. It's used in the 32-bit mode.
95// Added debug interface with two 32-bit read-only registers in 32-bit mode.
96// Bits 5 and 6 of LSR are now only cleared on TX FIFO write.
97// My small test bench is modified to work with 32-bit mode.
98//
99// Revision 1.13  2001/11/08 14:54:23  mohor
100// Comments in Slovene language deleted, few small fixes for better work of
101// old tools. IRQs need to be fix.
102//
103// Revision 1.12  2001/11/07 17:51:52  gorban
104// Heavily rewritten interrupt and LSR subsystems.
105// Many bugs hopefully squashed.
106//
107// Revision 1.11  2001/10/29 17:00:46  gorban
108// fixed parity sending and tx_fifo resets over- and underrun
109//
110// Revision 1.10  2001/10/20 09:58:40  gorban
111// Small synopsis fixes
112//
113// Revision 1.9  2001/08/24 21:01:12  mohor
114// Things connected to parity changed.
115// Clock devider changed.
116//
117// Revision 1.8  2001/08/23 16:05:05  mohor
118// Stop bit bug fixed.
119// Parity bug fixed.
120// WISHBONE read cycle bug fixed,
121// OE indicator (Overrun Error) bug fixed.
122// PE indicator (Parity Error) bug fixed.
123// Register read bug fixed.
124//
125// Revision 1.6  2001/06/23 11:21:48  gorban
126// DL made 16-bit long. Fixed transmission/reception bugs.
127//
128// Revision 1.5  2001/06/02 14:28:14  gorban
129// Fixed receiver and transmitter. Major bug fixed.
130//
131// Revision 1.4  2001/05/31 20:08:01  gorban
132// FIFO changes and other corrections.
133//
134// Revision 1.3  2001/05/27 17:37:49  gorban
135// Fixed many bugs. Updated spec. Changed FIFO files structure. See CHANGES.txt file.
136//
137// Revision 1.2  2001/05/21 19:12:02  gorban
138// Corrected some Linter messages.
139//
140// Revision 1.1  2001/05/17 18:34:18  gorban
141// First 'stable' release. Should be sythesizable now. Also added new header.
142//
143// Revision 1.0  2001-05-17 21:27:12+02  jacob
144// Initial revision
145//
146//
147
148// synopsys translate_off
149`include "timescale.v"
150// synopsys translate_on
151
152`include "uart_defines.v"
153
154module uart_transmitter (clk, wb_rst_i, lcr, tf_push, wb_dat_i, enable, stx_pad_o, tstate, tf_count, tx_reset, lsr_mask);
155
156input                                                                           clk;
157input                                                                           wb_rst_i;
158input [7:0]                                                             lcr;
159input                                                                           tf_push;
160input [7:0]                                                             wb_dat_i;
161input                                                                           enable;
162input                                                                           tx_reset;
163input                                                                           lsr_mask; //reset of fifo
164output                                                                          stx_pad_o;
165output [2:0]                                                            tstate;
166output [`UART_FIFO_COUNTER_W-1:0]       tf_count;
167
168reg [2:0]                                                                       tstate;
169reg [4:0]                                                                       counter;
170reg [2:0]                                                                       bit_counter;   // counts the bits to be sent
171reg [6:0]                                                                       shift_out;      // output shift register
172reg                                                                                     stx_o_tmp;
173reg                                                                                     parity_xor;  // parity of the word
174reg                                                                                     tf_pop;
175reg                                                                                     bit_out;
176
177// TX FIFO instance
178//
179// Transmitter FIFO signals
180wire [`UART_FIFO_WIDTH-1:0]                     tf_data_in;
181wire [`UART_FIFO_WIDTH-1:0]                     tf_data_out;
182wire                                                                                    tf_push;
183wire                                                                                    tf_overrun;
184wire [`UART_FIFO_COUNTER_W-1:0]                 tf_count;
185
186assign                                                                          tf_data_in = wb_dat_i;
187
188uart_tfifo fifo_tx(     // error bit signal is not used in transmitter FIFO
189        .clk(           clk             ), 
190        .wb_rst_i(      wb_rst_i        ),
191        .data_in(       tf_data_in      ),
192        .data_out(      tf_data_out     ),
193        .push(          tf_push         ),
194        .pop(           tf_pop          ),
195        .overrun(       tf_overrun      ),
196        .count(         tf_count        ),
197        .fifo_reset(    tx_reset        ),
198        .reset_status(lsr_mask)
199);
200
201// TRANSMITTER FINAL STATE MACHINE
202
203parameter s_idle        = 3'd0;
204parameter s_send_start  = 3'd1;
205parameter s_send_byte   = 3'd2;
206parameter s_send_parity = 3'd3;
207parameter s_send_stop   = 3'd4;
208parameter s_pop_byte    = 3'd5;
209
210always @(posedge clk or posedge wb_rst_i)
211begin
212  if (wb_rst_i)
213  begin
214        tstate       <= #1 s_idle;
215        stx_o_tmp       <= #1 1'b1;
216        counter   <= #1 5'b0;
217        shift_out   <= #1 7'b0;
218        bit_out     <= #1 1'b0;
219        parity_xor  <= #1 1'b0;
220        tf_pop      <= #1 1'b0;
221        bit_counter <= #1 3'b0;
222  end
223  else
224  if (enable)
225  begin
226        case (tstate)
227        s_idle   :      if (~|tf_count) // if tf_count==0
228                        begin
229                                tstate <= #1 s_idle;
230                                stx_o_tmp <= #1 1'b1;
231                        end
232                        else
233                        begin
234                                tf_pop <= #1 1'b0;
235                                stx_o_tmp  <= #1 1'b1;
236                                tstate  <= #1 s_pop_byte;
237                        end
238        s_pop_byte :    begin
239                                tf_pop <= #1 1'b1;
240                                case (lcr[/*`UART_LC_BITS*/1:0])  // number of bits in a word
241                                2'b00 : begin
242                                        bit_counter <= #1 3'b100;
243                                        parity_xor  <= #1 ^tf_data_out[4:0];
244                                     end
245                                2'b01 : begin
246                                        bit_counter <= #1 3'b101;
247                                        parity_xor  <= #1 ^tf_data_out[5:0];
248                                     end
249                                2'b10 : begin
250                                        bit_counter <= #1 3'b110;
251                                        parity_xor  <= #1 ^tf_data_out[6:0];
252                                     end
253                                2'b11 : begin
254                                        bit_counter <= #1 3'b111;
255                                        parity_xor  <= #1 ^tf_data_out[7:0];
256                                     end
257                                endcase
258                                {shift_out[6:0], bit_out} <= #1 tf_data_out;
259                                tstate <= #1 s_send_start;
260                        end
261        s_send_start :  begin
262                                tf_pop <= #1 1'b0;
263                                if (~|counter)
264                                        counter <= #1 5'b01111;
265                                else
266                                if (counter == 5'b00001)
267                                begin
268                                        counter <= #1 0;
269                                        tstate <= #1 s_send_byte;
270                                end
271                                else
272                                        counter <= #1 counter - 1'b1;
273                                stx_o_tmp <= #1 1'b0;
274                        end
275        s_send_byte :   begin
276                                if (~|counter)
277                                        counter <= #1 5'b01111;
278                                else
279                                if (counter == 5'b00001)
280                                begin
281                                        if (bit_counter > 3'b0)
282                                        begin
283                                                bit_counter <= #1 bit_counter - 1'b1;
284                                                {shift_out[5:0],bit_out  } <= #1 {shift_out[6:1], shift_out[0]};
285                                                tstate <= #1 s_send_byte;
286                                        end
287                                        else   // end of byte
288                                        if (~lcr[`UART_LC_PE])
289                                        begin
290                                                tstate <= #1 s_send_stop;
291                                        end
292                                        else
293                                        begin
294                                                case ({lcr[`UART_LC_EP],lcr[`UART_LC_SP]})
295                                                2'b00:  bit_out <= #1 ~parity_xor;
296                                                2'b01:  bit_out <= #1 1'b1;
297                                                2'b10:  bit_out <= #1 parity_xor;
298                                                2'b11:  bit_out <= #1 1'b0;
299                                                endcase
300                                                tstate <= #1 s_send_parity;
301                                        end
302                                        counter <= #1 0;
303                                end
304                                else
305                                        counter <= #1 counter - 1'b1;
306                                stx_o_tmp <= #1 bit_out; // set output pin
307                        end
308        s_send_parity : begin
309                                if (~|counter)
310                                        counter <= #1 5'b01111;
311                                else
312                                if (counter == 5'b00001)
313                                begin
314                                        counter <= #1 4'b0;
315                                        tstate <= #1 s_send_stop;
316                                end
317                                else
318                                        counter <= #1 counter - 1'b1;
319                                stx_o_tmp <= #1 bit_out;
320                        end
321        s_send_stop :  begin
322                                if (~|counter)
323                                  begin
324                                                casex ({lcr[`UART_LC_SB],lcr[`UART_LC_BITS]})
325                                                3'b0xx:   counter <= #1 5'b01101;     // 1 stop bit ok igor
326                                                3'b100:   counter <= #1 5'b10101;     // 1.5 stop bit
327                                                default:          counter <= #1 5'b11101;     // 2 stop bits
328                                                endcase
329                                        end
330                                else
331                                if (counter == 5'b00001)
332                                begin
333                                        counter <= #1 0;
334                                        tstate <= #1 s_idle;
335                                end
336                                else
337                                        counter <= #1 counter - 1'b1;
338                                stx_o_tmp <= #1 1'b1;
339                        end
340
341                default : // should never get here
342                        tstate <= #1 s_idle;
343        endcase
344  end // end if enable
345  else
346    tf_pop <= #1 1'b0;  // tf_pop must be 1 cycle width
347end // transmitter logic
348
349assign stx_pad_o = lcr[`UART_LC_BC] ? 1'b0 : stx_o_tmp;    // Break condition
350       
351endmodule
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.