设计一个基于 UART 通信控制 4 轴机械臂变换的verilog语言代码

在 Verilog 中设计一个基于 UART 通信控制四轴机械臂的系统需要几个关键组件，包括串口收发模块（UART）、状态机以及机械臂运动控制器。这里提供一个简化的框架示例，但实际应用中还需要详细的时序逻辑、中断处理和错误检查等。

module uart_controller (
    input wire clk,       // 主时钟
    input wire rst_n,      // 系统复位信号
    input wire [7:0] rx_data,   // 接收数据线
    output reg [7:0] tx_data,  // 发送数据线
    input wire tx_en,      // 发送使能
    input wire command_in, // UART 接收到的控制命令
    input wire done        // 控制命令处理完成信号
);

// UART 收发部分简化示例
module uart_module (
    input clk,
    input rst_n,
    input data_in,
    output data_out,
    input tx_en
);

...

endmodule

// 四轴机械臂状态机
module arm_fsm (
    input wire cmd_received,
    input wire [3:0] command,
    input wire enable_axis,
    output reg axis_position
);

...

endmodule

// 主体模块组合
module top_module (
    ...
);

uart_module uart_instance(clk, rst_n, command_in, tx_data, tx_en);
arm_fsm arm_state_machine(cmd_received, tx_data, enable_axis, arm_position);

always @(posedge clk or posedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        // 初始化
        ...
    end else begin
        // UART 数据传输逻辑
        ...
        
        // 根据接收到的命令更新机械臂状态
        if (cmd_received && !done) begin
            arm_state_machine.cmd_received <= 1'b1;
            arm_state_machine.command <= command;
        end else begin
            arm_state_machine.cmd_received <= 1'b0;
        end
        
        // 更新轴位置
        ...
    end
end

...

endmodule