uart.vhd

   1 library ieee;
   2 use ieee.std_logic_1164.all;
   3 use ieee.std_logic_arith.all;
   4 use ieee.std_logic_unsigned.all;
   5
   6 entity uart is
   7   generic (
   8     output_fifo_width : integer := 2
   9   );
  10   port (
  11     mclk        : in  std_logic;
  12     per_addr    : in  std_logic_vector (7  downto 0);
  13     per_din     : in  std_logic_vector (15 downto 0);  -- unused
  14     per_en      : in  std_logic;
  15     per_wen     : in  std_logic_vector (1  downto 0);  -- unused
  16     puc         : in  std_logic;                       -- unused
  17     --per_irq_acc : in  std_logic;                       -- unused
  18     --per_irq     : out std_logic;
  19     per_dout    : out std_logic_vector (15 downto 0);
  20
  21     txd         : out std_logic
  22   );
  23 end uart;
  24
  25 -- Registers:
  26 --  - Prescaler .16b
  27 --  - Modulator .8b
  28 --  - TX data .8b
  29 --  - TX enable
  30 --  - TX buffer full .1b
  31 --  - TX buffer empty .1b
  32 --  - TX buffer empty IE 1.b
  33 --  - RX data .8b
  34 --  - RX enable
  35 --  - RX buffer empty .1b
  36 --  - RX buffer half full .1b
  37 --  - RX buffer full .1b
  38 --  - RX buffer half full IE .1b
  39 --  - RX buffer full IE .1b
  40 --  - RX framing error .1b
  41 --  - RX buffer overflow .1b
  42
  43 --------------------------------------------------------------------------------
  44
  45 architecture dataflow of uart is
  46
  47   component tx_control is
  48     port (
  49       clk        : in  std_logic;
  50       reset      : in  std_logic;
  51       tx_ready   : in  std_logic;
  52       fifo_empty : in  std_logic;
  53       tx_we      : out std_logic;
  54       fifo_pop   : out std_logic
  55     );
  56   end component;
  57
  58   component transmitter is
  59     port (
  60       clk    : in  std_logic;
  61       reset  : in  std_logic;
  62       data   : in  std_logic_vector (7 downto 0);
  63       we     : in  std_logic;
  64       ready  : out std_logic;
  65       tx     : out std_logic
  66     );
  67   end component;
  68
  69   component fifo is
  70     generic (
  71       width : integer := 2
  72     );
  73     port (
  74       clk      : in  std_logic;
  75       reset    : in  std_logic;
  76       we       : in  std_logic;
  77       re       : in  std_logic;
  78       clear_ow : in  std_logic;
  79       d_in     : in  std_logic_vector (7 downto 0);
  80       d_out    : out std_logic_vector (7 downto 0);
  81       full     : out std_logic;
  82       hfull    : out std_logic;
  83       empty    : out std_logic;
  84       overflow : out std_logic
  85     );
  86   end component;
  87
  88   component baud_gen is
  89     port (
  90       clk      : in  std_logic;
  91       reset    : in  std_logic;
  92       scale    : in std_logic_vector (15 downto 0);
  93       clk_baud : out  std_logic
  94     );
  95   end component;
  96
  97 --------------------------------------------------------------------------------
  98
  99   type boolean_vector is array (natural range <>) of boolean;
 100
 101 --------------------------------------------------------------------------------
 102
 103   constant base_addr : integer := 16#0100#;
 104
 105   constant UBAUD : integer := base_addr + 00;
 106   constant UTX   : integer := base_addr + 02;
 107
 108   signal reg_we : std_logic_vector (511 downto 0);
 109   signal reg_re : boolean_vector (511 downto 0);
 110
 111   signal tx_clk : std_logic;
 112   signal tx_data : std_logic_vector (7 downto 0);
 113   signal tx_we : std_logic;
 114   signal tx_ready : std_logic;
 115
 116   signal tx_fifo_empty : std_logic;
 117   signal tx_fifo_re : std_logic;
 118   signal tx_fifo_we : std_logic;
 119
 120 --------------------------------------------------------------------------------
 121
 122 begin
 123
 124   process (per_addr, per_wen, per_en)
 125   begin
 126     for i in reg_re'range loop
 127       reg_re (i) <= false;
 128       reg_we (i) <= '0';
 129
 130       if (per_en = '1' and per_addr = i/2) then
 131         reg_re (i) <= true;
 132
 133         if (per_wen (i mod 2) = '1') then
 134           reg_we (i) <= '1';
 135         end if;
 136       end if;
 137     end loop;
 138   end process;
 139
 140
 141   tx_control_0 : tx_control port map (
 142     clk        => mclk,
 143     reset      => puc,
 144     tx_ready   => tx_ready,
 145     fifo_empty => tx_fifo_empty,
 146     tx_we      => tx_we,
 147     fifo_pop   => tx_fifo_re
 148   );
 149
 150   transmitter_0 : transmitter port map (
 151     clk    => tx_clk,
 152     reset  => puc,
 153     data   => tx_data,
 154     we     => tx_we,
 155     ready  => tx_ready,
 156     tx     => txd
 157   );
 158
 159   tx_fifo : fifo port map (
 160     clk      => mclk,
 161     reset    => puc,
 162     we       => tx_fifo_we,
 163     re       => tx_fifo_re,
 164     clear_ow => '0',
 165     d_in     => per_din (7 downto 0),
 166     d_out    => tx_data,
 167     full     => open,
 168     hfull    => open,
 169     empty    => tx_fifo_empty,
 170     overflow => open
 171   );
 172
 173   baud_gen_0 : baud_gen port map (
 174     clk      => mclk,
 175     reset    => puc,
 176     scale    => "0000000000000000",
 177     clk_baud => tx_clk
 178   );
 179
 180
 181 --------------------------------------------------------------------------------
 182
 183   tx_fifo_we <= reg_we (UTX);
 184
 185 end dataflow;
 186