ARM——UART串口通信

一、串口通信的基本概念

1. 通信：在嵌入式系统中，通信是指两个或两个以上的主机之间的数据互交，这里的主机可以是计算机也可以是嵌入式主机，甚至可以是芯片。

2.通信的分类：

串行**：**将数据的每一个二进制位（bit）依次、逐位通过一条传输线路进行发送和接收。

并行：将数据的多个二进制位（bit）同时通过多条独立的传输线路进行发送和接收。

核心对比表

对比维度	串行	并行
传输方式	逐位、顺序传输	多位，同时传输
线路数量	少（TX/RX/GND）	多（n条数据需要n条数据线）
传输速度	相对较慢	相对较快
抗干扰能力	强	弱

3.传输方式

通信模式	定义	数据传方向
单工	数据只能在一个固定方向上传输，一个只能发，一个只能收	单项不可逆
半双工	数据可以双向传输，但同一时刻只能有一个方向传输，收发不能同时进行	双向可逆，但不同时
全双工	数据可以同时在两个方向上传输，收发互不影响	双向可逆且同时

4.数据传输模式

对比维度	异步	同步
时钟	无共享时钟，靠波特率同步	有共享时钟
数据格式	起始位+数据+停止位	连续数据流，无起始位
传输效率	较低	较高
硬件连线	简单（通常：TX/RX）	复杂（需要时钟线）
典型协议	UART	SPI

异步通信波特率的计算：

二、数据传输格式图

数据格式：1个起始位+8个数据位+1个校验位+1个停止位

三、UART通信的流程

3.1 UART1初始化

步骤	操作内容	调用函数 / 寄存器	参数 / 值	说明
1.1	配置 UART1_TX 引脚复用	`IOMUXC_SetPinMux()`	`IOMUXC_UART1_TX_DATA_UART1_TX, 0`	设置为 ALT5（UART1_TX 功能）
1.2	配置 UART1_RX 引脚复用	`IOMUXC_SetPinMux()`	`IOMUXC_UART1_RX_DATA_UART1_RX, 0`	设置为 ALT5（UART1_RX 功能）
1.3	配置 TX 引脚电气特性	`IOMUXC_SetPinConfig()`	`IOMUXC_UART1_TX_DATA_UART1_TX, 0x10B0`	100K 上拉、高速、中等驱动强度
1.4	配置 RX 引脚电气特性	`IOMUXC_SetPinConfig()`	`IOMUXC_UART1_RX_DATA_UART1_RX, 0x10B0`	同上，确保信号完整性

3.2 UART1 初始化 --- 模块控制寄存器配置

步骤	操作内容	寄存器	位操作	说明
2.1	关闭 UART1 模块	`UCR1`	`UCR1[0] = 0`	确保在配置期间模块禁用
2.2	配置 UCR2	`UCR2`	`	= (1<<14)`<br>`&= ～(1<<8)`<br>`&= ～(1<<6)`<br>`
2.3	配置 UCR3	`UCR3`	`	= (1<<2)`
2.4	使能 UART1	`UCR1`	`	= (1<<0)`

3.3 UART1 初始化 --- FIFO 与波特率配置

步骤	操作内容	寄存器	值 / 操作	说明
3.1	清除接收触发级别	`UFCR`	`&= ～(7 << 7)`	清除原触发阈值
3.2	设置接收触发级别	`UFCR`	`	= (5 << 7)`
3.3	设置波特率整数部分	`UBIR`	`= 999`	Baud Rate Integer Register
3.4	设置波特率模数部分	`UBMR`	`= 43401`	Baud Rate Modulator Register 配合 UBIR 实现 ≈115200 bps（参考时钟 80 MHz）

3.4 发送数据流程

步骤	操作内容	函数 / 寄存器	条件 / 操作	说明
4.1	等待发送 FIFO 可用	`USR2`	轮询 `USR2[3] == 1`（TXFE）	TXFE=1 表示 FIFO 空，可写入
4.2	写入发送数据	`UTXD`	`UTXD = d`	写入后硬件自动移位发送
4.3	发送字符串	`puts()`	循环调用 `putc()`	逐字符发送，末尾追

3.5 接收数据流程

步骤	操作内容	函数 / 寄存器	条件 / 操作	说明
5.1	等待接收数据就绪	`USR2`	轮询 `USR2[0] == 0`（RXFE=0）	RXFE=0 表示 FIFO 非空
5.2	读取接收数据	`URXD`	`return (unsigned char)URXD`	读操作会清除部分状态位（如帧错）

四、标准库的兼容

4.1添加Raise()函数

原因：即使使用 -nostdlib，某些 C 库函数（如 assert()、异常处理路径）仍可能引用 raise()。若未定义，链接时报错：undefined reference to 'raise'。

复制代码

void raise(int n) {
    // 空函数，仅用于满足链接器要求
}

4.2汇编文件扩展名改为大写 .S

原因：

.s：直接汇编，不经过 C 预处理器（无法使用 #include, #define, 条件编译等）。

.S：先经 C 预处理器处理，再汇编（支持宏、头文件包含等）。

复制代码

#include "imx6ull.h"
.equ STACK_TOP, 0x80200000

4.3 修改 Makefile 以支持 stdio

复制代码

# 头文件搜索路径（含 stdio 头文件）
incdirs = bsp imx6ull stdio/include

# 源文件目录（含 stdio 实现）
srcdirs = bsp project stdio/lib

4.4 更新链接命令

复制代码

# 指定 GCC 内部库路径（如 libgcc.a）
libpath = -lgcc -L/usr/local/arm/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_arm-linux-gnueabihf/lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.9.4

 $ (target).elf:  $ (objs)
     $ (ld) -T imx6ull.lds -o  $ @  $ ^  $ (libpath)

4.5 确保编译命令支持预处理

复制代码

# 编译 .c 文件
%.o: %.c
     $ (cc) -Wall -Wa,-mimplicit-it=thumb -nostdlib -fno-builtin  $ (include) -c -o  $ @  $ <

# 编译 .S 文件（会自动预处理）
%.o: %.S
     $ (cc) -Wall -Wa,-mimplicit-it=thumb -nostdlib -fno-builtin  $ (include) -c -o  $ @  $ <