Arduino nano на ch340g

[JMC.Hard]

Оптопара имеет инерционность, в следствии чего фронты сигналов будут пологими. На небольших частотах UART'а работает хорошо, но чем выше частота интерфейса, тем больше вероятность сбоев в работе.

[ddr4]

Ещё есть быстрые оптопары до 10 Мбит/с, uart на arduino обычно максимум 115 кб/с (видимо обычной оптопары хватит).
Кстати на вашем рисунке питание +3.3V, если будет как в вопросе от +5V, то фронты ещё улучшаться.