module uart_tx (
    input wire clk,             // 时钟信号
    input wire rst,             // 复位信号
    input wire tx_start,        // 开始发送信号
    input wire [15:0] tx_data,  // 顶层输入的16位待发送数据
    output wire tx,             // 串行输出信号
    output reg tx_done          // 发送完成信号
);

parameter BAUD_RATE = 115200;
parameter CLOCK_FREQ = 115200; // 12 MHz时钟

localparam integer BAUD_TICK = CLOCK_FREQ / BAUD_RATE; // 波特率计数，计算出每个比特的时钟周期数

// 波特率计数器
reg [15:0] baud_counter;
reg [7:0] data_to_send; // 用于存储当前要发送的8位数据
reg [1:0] byte_select;  // 控制发送高8位还是低8位数据

// 发送状态机定义
reg [3:0] tx_state;
reg [9:0] tx_shift_reg; // 10位移位寄存器（8位数据 + 起始位 + 停止位）
reg [3:0] tx_bit_counter; // 用于计数8位数据发送的每一位

// 波特率计数器更新
always @(posedge clk or negedge rst) begin
    if (!rst)
        baud_counter <= 0;
    else if (baud_counter == BAUD_TICK - 1)
        baud_counter <= 0;
    else
        baud_counter <= baud_counter + 1;
end

// UART发送逻辑
always @(posedge clk or negedge rst) begin
    if (!rst) begin
        tx_state <= 0;
        tx_done <= 0;
        byte_select <= 0;
        tx_shift_reg <= 10'b1111111111; // 空闲状态（全1表示停止位）
    end
    else if (baud_counter == BAUD_TICK - 1) begin
        case (tx_state)
            0: begin
                if (tx_start) begin
                    // 根据 byte_select 选择发送高8位或低8位数据
                    if (byte_select == 0)
                        data_to_send <= tx_data[15:8];  // 发送低8位
                    else
                        data_to_send <= tx_data[7:0]; // 发送高8位

                    // 将要发送的8位数据加上起始位（0）和停止位（1）
                    tx_shift_reg <= {1'b1, data_to_send, 1'b0}; // 1位停止位，8位数据，1位起始位
                    
                    tx_state <= 1;
                    tx_done <= 0;
                end
            end
            1: begin
                // 每个波特率时钟周期发送一位
                if (tx_bit_counter == 9) begin // 所有位发送完成后回到空闲状态
                    if (byte_select == 0)
                        byte_select <= 1;  // 切换到发送高8位
                    else begin
                        byte_select <= 0;  // 重置为低8位
                        tx_done <= 1;      // 完成整个16位数据的发送
                    end
                    tx_state <= 0;
						   tx_bit_counter<= 0;
                end
                else begin
                    tx_shift_reg <= {1'b1, tx_shift_reg[9:1]}; // 右移移位寄存器
                    tx_bit_counter <= tx_bit_counter + 1;
                end
            end
        endcase
    end
end

assign tx = tx_shift_reg[0]; // 串行输出当前最低位

endmodule