Verilog实现RS232奇偶校验

本文介绍串口通信中的奇偶校验原理及其在Verilog中的实现方法,包括奇校验与偶校验的区别、计算步骤及Verilog代码示例。

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1、奇偶校验位于数据位之后,占1位,用于表示串口通信中的校验方式。该位有用户根据需要决定,有奇校验,偶校验,无校验三种。一般都采用无奇偶校验的方式
2、所谓奇校验,就是判断发送方的数据位中1的个数是否是奇数。选择奇校验时,首先将数据位的各位进行“异或”操作,然后将结果与1相“异或”,得到的结果就是奇校验位的值。
说白了,奇校验就是确保发送的数据位中1的个数为奇数,如果数据位中1的个数是偶数,那就给校验位赋值1,如果数据位中1的个数是奇数,那就给校验位赋值0.这样就确保发送的数据中1的个数是奇数
3、偶校验跟奇校验相反,但处理步骤是一样的。偶检验位的计算方法是首先将数据位的各位进行“异或”操作,然后将结果与0相“异或”,得到的结果就是奇校验位的值。
4、串口发送时,先把奇偶校验位的值写入TB8,然后再将要发送的数据写入发送缓冲器SBUF
5、串口接收时,先接受数据缓冲器SBUF里面的数,并计算接收数据中的1的个数,然后读取RB8的值,进行比较,根据奇偶校验规则判断接收数据是否正确。
6、为什么奇偶校验不常用?
数据通信中的数据只能是1或者0,如果一个数据中的1位发生错误,那1的个数肯定就从奇数变为偶数(或者偶数变为奇数)。
但是如果数据中有多个数据位都发生错误了呢。举例来说,我们要发送11110000.如果有两位发生了错误,比如变成了11000000,那么1的个数还是偶数,那奇偶校验就检测不出来错误了。 
所以说:如果数据中发生多位数据错误就可能检测不出来,更检测不到错误发生在哪一位;
7、关于TB8和RB8,这两位既可以作奇偶校验位。也可以做多机通信的数据,地址选择位

module parity(even_numbits,odd_numbits,input_bus);

      output   even_numbits,odd_numbits;

     input  [7:0]  input_bus;

           assign  odd_numbits = ^input_bus;

           assign even_numbits=~odd_numbits;

endmodule

利用Verilog语言实现对一个8位数据进行奇偶检验,具体方法如下,
  实现奇偶检验的算法就是,

   如果是偶校验,只要将该8位数据第一位和第二位进行异或,然后将得到的结果和第三位异或,依次下去,直到和第七位异或,这样得到的最后结果,就是偶校验位逐位异或从最低位往最高位

   如果是奇校验,将上面的偶校验位取反即可。下面的一段小程序就是实现该功能的代码。


module modelsim_test (even_bit,odd_bit,a);
 input[7:0] a;
 output even_bit,odd_bit;
 assign even_bit = ^a;
 assign odd_bit = ~even_bit;
endmodule


然后利用modelsim测试一下得到波形如下图。


可以看到实现了奇偶校验的效果。但是一直对,assign even_bit = ^a;这段不明白。
^是按位异或,是二目运算符,这里怎么只用一个操作数呢?

其实在verilog中,与,或,非,异或,同或,这5个运算符,除了非以外,其他4个都是二目运算符,也即是需要两个操作数,然后中间加上相应的运算符。

但是这里有一种称作,一元约减运算符,就是说,与,或,异或,同或,这4个运算符可以作为一元约减运算符,也即是只需要一个操作数,例如:even_bit = ^a;
不过运算的过程,和二目运算符不同了,
一元约减运算符的运算过程是:首先将操作数的第一位和第二位进行与、或、非运算;然后再将运算结果和第三位进行与、或、非运算; 依次类推直至最后一位。
就是说,
assign even_bit = ^a;等效于 assign even_bit = a[0]^a[1]^a[2]^a[3]^a[4]^a[5]^a[6]^a[7];


最后提到一下C语言 &=^=|=运算符,例如:b^=a;等效于b=b^a;这个和上面提到的,不是同一个东西,注意不要混淆。我第一次看到那个语句的时候,就是利用C语言的方式来理解的,百思不得其解。


<think>好的,我现在需要帮助用户找到关于RS232通信中奇偶校验的完整Verilog代码实现。首先,用户的问题明确提到了需要完整的Verilog代码,并且涉及RS232奇偶校验。根据用户提供的引用内容,尤其是引用2和引用3,里面提到了相关的资料包和代码实现的原理。 首先,我要确认用户的需求。用户可能正在开发FPGA项目,需要实现UART通信中的奇偶校验功能。引用3详细解释了奇偶校验的原理,包括奇校验和偶校验的计算方法,以及如何在发送和接收过程中处理校验位。引用2提到有一个Verilog工程,支持波特率和校验位可配置,这可能符合用户的需求,但用户需要完整的代码示例。 接下来,我需要确保提供的代码符合Verilog语法,并且正确实现奇偶校验。根据引用3中的说明,奇校验是通过异或数据位然后与1异或,偶校验则是与0异或。发送模块需要生成校验位并附加到数据后,接收模块则需要计算接收到的数据的校验位并与接收到的校验位比较。 考虑到用户可能需要模块化的代码,我会将发送和接收部分分开。发送模块需要参数化校验类型(奇校验或偶校验),并生成相应的校验位。接收模块需要检测校验位是否正确,并输出校验结果。 可能的问题点包括:如何处理不同校验类型,如何正确计算校验位,以及如何将校验位附加到数据帧中。此外,还需要确保代码的可配置性,比如波特率、数据位长度等,但用户主要关注的是奇偶校验部分,所以代码可能需要简化其他部分,专注于校验的实现。 需要检查代码是否包含必要的注释,以便用户理解每个部分的功能。例如,在发送模块中,如何根据校验类型生成校验位;在接收模块中,如何计算接收数据的奇偶性并与校验位比较。 最后,根据引用2中的信息,提供的工程可能已经经过验证,但用户可能需要一个简化的版本。因此,我需要提取关键部分,确保代码的正确性和可读性,同时参考引用3中的原理说明,确保逻辑正确。</think>以下是基于RS232通信协议的奇偶校验Verilog实现代码,包含发送和接收模块的核心逻辑,支持奇校验、偶校验、无校验三种模式[^3]: ```verilog // 发送模块(带奇偶校验生成) module uart_tx #( parameter DATA_BITS = 8, parameter PARITY_TYPE = 0 // 0:无校验 1:奇校验 2:偶校验 )( input clk, input rst_n, input [7:0] tx_data, input tx_start, output reg txd, output reg tx_done ); reg [3:0] state; reg [DATA_BITS-1:0] data_reg; reg parity_bit; // 奇偶校验生成逻辑 always @(*) begin if(PARITY_TYPE != 0) begin parity_bit = ^tx_data; // 异或运算统计1的个数 case(PARITY_TYPE) 1: parity_bit = ~parity_bit; // 奇校验取反 2: parity_bit = parity_bit; // 偶校验保持 endcase end end always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin state <= 4'd0; txd <= 1'b1; tx_done <= 1'b0; end else begin case(state) 0: begin // 空闲状态 txd <= 1'b1; if(tx_start) begin data_reg <= tx_data; state <= 4'd1; tx_done <= 1'b0; end end 1: begin // 起始位 txd <= 1'b0; state <= 4'd2; end 2: begin // 发送数据位 txd <= data_reg[0]; data_reg <= {1'b0, data_reg[DATA_BITS-1:1]}; if(state < (2 + DATA_BITS)) state <= state + 1; else state <= (PARITY_TYPE != 0) ? 4'd3 : 4'd4; end 3: begin // 发送校验位(如果启用) txd <= parity_bit; state <= 4'd4; end 4: begin // 停止位 txd <= 1'b1; tx_done <= 1'b1; state <= 4'd0; end endcase end end endmodule // 接收模块(带奇偶校验检测) module uart_rx #( parameter DATA_BITS = 8, parameter PARITY_TYPE = 0 )( input clk, input rst_n, input rxd, output reg [7:0] rx_data, output reg rx_valid, output reg parity_error ); reg [3:0] state; reg [DATA_BITS-1:0] data_reg; reg parity_calc, parity_recv; always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin state <= 4'd0; rx_data <= 8'd0; rx_valid <= 1'b0; parity_error <= 1'b0; end else begin case(state) 0: begin // 检测起始位 rx_valid <= 1'b0; if(!rxd) state <= 4'd1; end 1: begin // 采样数据位 data_reg <= {rxd, data_reg[DATA_BITS-1:1]}; if(state < (1 + DATA_BITS)) state <= state + 1; else state <= (PARITY_TYPE != 0) ? 4'd2 : 4'd3; end 2: begin // 采样校验位 parity_recv <= rxd; state <= 4'd3; end 3: begin // 停止位和校验验证 parity_calc = ^data_reg; if(PARITY_TYPE == 1) parity_calc = ~parity_calc; parity_error <= (PARITY_TYPE != 0) ? (parity_calc != parity_recv) : 1'b0; rx_data <= data_reg; rx_valid <= 1'b1; state <= 4'd0; end endcase end end endmodule ``` 关键实现原理: 1. 奇偶校验生成采用异或运算统计数据位中1的个数,通过取反操作实现奇校验(PARITY_TYPE=1时)[^3] 2. 发送模块在数据位后自动添加校验位,接收模块同步进行校验验证 3. 参数化设计支持配置校验类型(无/奇/偶)和数据位长度 4. 校验错误信号`parity_error`在接收完成时置位,指示传输错误
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