uart接收先进先出

### UART 接收 FIFO 实现原理

在 UART 数据传输过程中，为了提高数据处理效率并防止数据丢失，通常会使用 FIFO（First In First Out）缓存机制来暂存接收到的数据。当 UART 模块接收到新数据时，这些数据会被依次存储到 FIFO 缓冲区中[^1]。

#### 1. FIFO 的基本工作方式

FIFO 是一种特殊的缓冲器结构，在硬件描述语言中可以通过寄存器数组实现。每当有新的数据到来时，该数据被写入到 FIFO 尾部；而读取操作则总是从头部取出最早进入队列的数据项。这种特性非常适合用于异步通信中的数据流控制。

#### 2. UART 接收端 FIFO 设计要点

对于 UART 接收部分来说：

- **满/空标志位管理**：需要设置专门的状态信号来指示当前 FIFO 是否为空或已满。

- **指针同步逻辑**：由于读写可能发生在不同频率域下，因此要特别注意解决跨时钟域问题，确保两个方向上的地址指针能够正确同步更新。

// Verilog 示例代码片段展示如何定义一个简单的双沿触发D型触发器作为同步电路的一部分
module sync_ff (
    input wire clk,
    input wire rst_n, // active low reset
    input wire d_in,
    output reg q_out
);
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin : proc_sync_ff
    if (!rst_n)
        q_out <= 1'b0;
    else
        q_out <= d_in;
end
endmodule

#### 3. 应用场景与优势

通过引入 FIFO 结构可以有效缓解 CPU 资源占用率过高以及因中断响应延迟而导致的数据溢出风险等问题。具体表现为能够在较短时间内连续接收大量字符而不必频繁打断主程序执行流程去立即处理每一个字节的信息。