vivado 串口收发

### 实现Vivado中的UART串口收发设计

#### 设计概述
在FPGA开发环境中，利用Vivado工具实现UART通信涉及创建用于发送和接收数据的功能模块。这些功能不仅限于简单的硬件描述，还涉及到具体的逻辑电路设计来处理并行到串行转换、波特率配置以及其他必要的控制机制。

#### 发送部分的设计要点
对于UART的数据发送过程而言，其核心在于将内部处理器或其他组件产生的8位并行数据转化为适合单根导线上传输的形式[^3]。具体来说：

- **数据输入端口**：为了能够向外部设备传递信息，必须定义一个可以接受来自其他IP核或顶层文件中指定宽度（通常是8比特）二进制数值作为待传内容入口的位置。

- **波特率设定接口**：由于不同应用场景下可能要求各异的速度参数，所以应当提供一种方法让用户可以根据实际需求调整每秒钟传送多少个符号的能力——即所谓的“波特率”。

- **起始/停止位管理**：当准备启动一次新的传输动作之前，先发出短暂持续期的低电压状态表示开始；而在整个字节的所有组成元素都被送出以后，则紧接着跟上一段相对更长时间维持高电平的状态以宣告此次操作正式结束。

- **控制信号生成**：除了上述提到的各项要素外，还需要额外安排一些辅助性的指示量去协调各个子单元之间的协作关系，比如告诉负责执行转变工作的元件何时应该着手干活儿，又或者是告知外界当前正处于哪个阶段等等。

module uart_tx #(
    parameter CLK_FREQ = 100_000_000, // System clock frequency (Hz)
    parameter BAUD_RATE = 9600        // Baud rate of the UART communication
)(
    input wire clk,
    input wire rst_n,

    output reg tx_start,
    input wire [7:0] data_in,
    output reg busy,
    
    output wire txd
);
// ... Verilog code for implementing TX functionality ...
endmodule : uart_tx

#### 接收部分的关键考量
相对于发射方来讲，接收侧的任务主要是识别由对方发送过来的一连串高低变化模式，并从中解析出原本代表的信息片段。这通常意味着要具备如下特性：

- **同步检测**：准确捕捉到来自远端机器所释放出来的首个下降沿事件，从而确定后续每一位有效载荷的确切位置。

- **采样窗口定位**：基于选定的工作速率计算得到最佳时机点，在此期间内读取中间值最为稳定可靠的部分作为判断依据。

- **错误校验能力**：考虑到物理层面上不可避免会存在干扰因素影响正常通讯质量的情况发生，故而有必要引入奇偶检验之类简单有效的手段来进行初步筛选过滤。

- **输出缓冲区维护**：每当成功获取一组完整的字符序列之后，立即将之暂存起来等待应用程序层面进一步调用处理[^1]。

module uart_rx #(
    parameter CLK_FREQ = 100_000_000, // System clock frequency (Hz)
    parameter BAUD_RATE = 9600         // Baud rate of the UART communication
)(
    input wire clk,
    input wire rst_n,

    input wire rxd,
    output reg rx_done_tick,
    output reg [7:0] data_out
    
);
// ... Verilog code for implementing RX functionality ...
endmodule : uart_rx