Bộ chuyển song song – nối tiếp 8 bit, khung nối liền không hở

Bộ chuyển song song – nối tiếp (PISO, serializer) là nửa đầu của mọi giao tiếp nối tiếp. Bài này dùng giao tiếp ready/load đơn giản, với một yêu cầu thường bị bỏ qua: các byte gửi liên tiếp phải nối liền nhau, không hở nhịp nào.

module piso8 (
  input  logic       clk,
  input  logic       rst_n,   // reset bất đồng bộ, tích cực mức thấp
  input  logic       load,
  input  logic [7:0] din,
  output logic       ready,   // 1: cạnh lên kế tiếp nhận được byte mới nếu load = 1
  output logic       sdo,     // bit nối tiếp
  output logic       vld      // 1 khi sdo đang mang một bit dữ liệu
);

1. Nếu load = 1 và ready = 1 tại một cạnh lên, byte din được nhận. Ngay sau cạnh đó, trong 8 nhịp liên tiếp, vld = 1 và sdo lần lượt là din[0], din[1], …, din[7] (LSB trước).
2. ready = 1 khi mạch rảnh hoặc khi đang ra bit cuối (din[7]). Nhờ vậy, giữ load = 1 liên tục cho các khung nối liền: bit 0 của byte sau đi ngay sau bit 7 của byte trước.
3. load lúc ready = 0 bị bỏ qua.
4. Khi vld = 0 thì sdo = 0. Sau reset: vld = 0, ready = 1.

clk   _/‾\_/‾\_/‾\_/‾\_ … _/‾\_/‾\_/‾\_
load  ‾‾‾‾\_______________ … _/‾‾‾\_____   (load lần 2 trong nhịp ra bit 7)
vld   ____/‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾ … ‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾   (không hở)
sdo   ____< d0 >< d1 > … < d7 >< e0 >…
ready ‾‾‾‾\___________ … __/‾‾‾\_______

Testbench đổi load, din ở cạnh xuống và kiểm vld, sdo, ready 1 ns sau đó.