如图 所示， 空闲时， 信号处于高电平状态。当进行数据传输时，首先是 1 位起始位（低电平），然后是 8 位数据位，最后是 1 位终止位（高电平）。由于接口是串口，因此要进行“串行改并行”的操作。具体来说， rx 信号作为输入信号，每次只能传输一个二进制位，而接口控制器在进行操作时，根据状态寄存器来判断是否已经接收完了一个 8 位的数据，只在 8 位输入结束后将 8 位数据一起取走。从而完成了“串行改并行”。
根据实验要求，信号波特率为 9600， AXI 总线的时钟频率为 100MHz， 需要对时钟信号进行分频。这一部分逻辑在 gps_v1_0_S00_AXI.v（见附录） 中实现。定义变量 CLOCK_DIVIDER，其计算方式为：
CLOCK_DIVIDER = clock rate / (baud rate * bit width)
针对读数据过程，定义变量 tx_clk_divider，每个时钟周期减 1，当该变量为 0 时，进入状态转移和操作的逻辑，并将该变量置为 CLOCK_DIVIDER 并重新开始计数。为了保证在波形的中间读数，设置变量 rx_countdown。每一个 bit 的位宽度为 4，在进行状态转移和操作的时候，可以同时对该变量进行赋值。 由此可以控制两次操作之间的时间间隔， 当 rx_countdown 倒数到 0 时进行操作。
其中 rx 是从 GPS 定位系统中接收到的相应信息，内容包含类型、版本、经纬度以及海拔等。
另有 tx 由程序向 GPS 定位系统发送请求，包括定位系统的切换请求等等，但是由于时间和能力的限制，这一部分我们尚未调试通过。
根据当前读取情况的不同，控制器的状态可以分为七种，各个状态之间会因为条件的触发而相互转化。
态跳转到 RX_READ_BITS；否则，说明脉冲的时长短于一个位长度的一半，这不是
一个合法的传输，状态跳转到 RX_ERROR。
RX_READ_BITS： 正在读状态。将新的一位数据存入 rx_data 寄存器，更新剩余要读的位数，如果没有剩余位要读，状态跳转到 RX_CHECK_STOP；否则，继续读下一位，状态仍为 RX_READ_BITS。
RX_CHECK_STOP： 检验结束位。如果结束位为低电平，状态跳转到 RX_RECEIVED；否则，接受出错，状态跳转到 RX_ERROR。
RX_RECEIVED： 已成功接收一个 byte。 RX_RECEIVED 状态持续时间达到一个时钟周期后，状态跳转到 RX_IDLE。
RX_ERROR： 接收数据时出错。 RX_ERROR 状态持续时间达到一个时钟周期后，等待两个位长度后重新开始下一个传输，状态跳转到 RX_DELAY_RESTART。
RX_DELAY_RESTART： 延迟状态。如果等待时间已经到达两个位宽度，状态跳转到RX_IDLE；否则，继续等待，状态仍为 RX_DELAY_RESTART。
（TX 的状态与 RX 类似，但是这一部分我们尚未实现。）
实验要求设计满足 AXI 总线的 UART 接口控制器，包含最基本的寄存器（控制寄存器、状态寄存器、发送数据寄存器、接收数据寄存器、波特率设置寄存器等）。为了实现接口控制器在各个状态之间的转移，并根据其当前状态决定下一步的操作，需要设置状态寄存器标
记其状态。
使用 AXI 总线自带的四个寄存器 slv_reg0、 slv_reg1、 slv_reg2、 slv_reg3。四个寄存器长度均为 32 位。在 slv_reg0 的最后 8 位中存放读取到的数据。 slv_reg2 的最后三位作为状态寄存器，分别为 recv_error,is_receiving,received。
recv_error: 接收出错。当接口控制器处于 RX_ERROR 状态时，该位置为 1。
reveived： 已经接受完数据。当接口控制器处于 RX_RECEIVED 状态时，该位置为1。由于状态转移逻辑中， RX_RECEIVED 状态只持续一个时钟信号，时间很短，该寄存器中的值有可能读取不到，因此在 uart.v 文件中定义了变量 temp， 将其与reveived相连。当读取完一个 8位的数据时，将 temp置为1，从而解决了 reveived的高电平持续时间太短，有可能读取不到的问题。
对程序进行仿真， rx 输入的信号为“0110110111”，仿真结果如下图所示：clk 为时钟信号， rst 为重置位， rx 为输入信号， received 为状态寄存器，当接收完一个 8 位的数据时， received 为 1， rx_byte 为接收数据寄存器，存放读取到的数据， is_reveiving 为状态寄存器，当接口控制器正在读取数据时，该位为 1。
在本次仿真中， rx 输入的信号为“0110110111”，第一位的 0 为起始位，最后一位的1 为结束位，中间的“11011011”为要读取的数据。可以从图 中看到，当 rx 出现低电平时，表示起始位到来，开始传输数据，is_reveiving 变为 1，开始接受数据。在此之后， 8 位数据依次存入八位寄存器中。数据读取结束后，结束位到来， is_reveiving 变为 0， reveived 变为 1，表示已经接受完一个 8 位的数据。
在此基础上修改仿真文件，使 rx 传送 20 位的数据，进行进一步测试。 在此不再赘述。