📚 课程目录第3章 UART串口打印与接收

3. UART串口打印与接收

任务目标

在玄铁C906/C910开发板上配置UART外设，实现两个功能：字符串打印输出和中断接收回显。通过本案例理解UART通信协议的基本帧格式（起始位、数据位、停止位）以及中断驱动的收发流程。

硬件连接与依赖

开发板调试串口（UART0）通过USB转串口模块连接PC，默认参数：115200-8-N-1（波特率115200，8数据位，无校验，1停止位）。
依赖玄铁SDK提供的寄存器操作宏（readl/writel）及中断控制器驱动（PLIC），SDK默认已初始化系统时钟。

UART寄存器配置要点

玄铁C906/C910的UART兼容NS16550A标准，关键寄存器如下：

THR/RBR（偏移0x00）：发送保持/接收缓冲寄存器
IER（偏移0x04）：中断使能寄存器（bit0=接收中断）
LCR（偏移0x0C）：线路控制寄存器（bit7=DLAB，bit[1:0]=数据位，bit[3]=校验使能，bit[2]=校验类型，bit[1:0]=停止位）
LSR（偏移0x14）：线路状态寄存器（bit5=THR空，bit0=数据就绪）
DLL/DLM（偏移0x00/0x04，需DLAB=1）：波特率分频系数

关键完整代码

// uart_demo.c
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include "platform.h"

#define UART_BASE   0x02500000UL  // UART0基地址（C906/C910）
#define UART_THR    (UART_BASE + 0x00)
#define UART_RBR    (UART_BASE + 0x00)
#define UART_IER    (UART_BASE + 0x04)
#define UART_LCR    (UART_BASE + 0x0C)
#define UART_LSR    (UART_BASE + 0x14)
#define UART_DLL    (UART_BASE + 0x00)
#define UART_DLM    (UART_BASE + 0x04)

// 系统时钟频率（根据实际PLL配置修改，此处示例为24MHz）
#define SYS_CLK     24000000UL
#define BAUD_RATE   115200UL

static volatile uint8_t rx_buffer[256];
static volatile uint16_t rx_head = 0, rx_tail = 0;

// 初始化UART0：115200-8-N-1，使能接收中断
void uart_init(void) {
    uint32_t divisor = SYS_CLK / (16 * BAUD_RATE);

    // 设置DLAB=1，配置波特率分频
    writel(0x80, UART_LCR);
    writel(divisor & 0xFF, UART_DLL);
    writel((divisor >> 8) & 0xFF, UART_DLM);

    // 配置帧格式：8数据位，无校验，1停止位（LCR=0x03），关闭DLAB
    writel(0x03, UART_LCR);

    // 使能接收中断（IER bit0=1）
    writel(0x01, UART_IER);
}

// 发送单个字符（轮询THR空标志）
void uart_putc(char c) {
    while (!(readl(UART_LSR) & 0x20));  // 等待THR为空
    writel(c, UART_THR);
}

// 发送字符串
void uart_puts(const char *str) {
    while (*str) {
        if (*str == '\n') uart_putc('\r');  // 自动加回车
        uart_putc(*str++);
    }
}

// 中断接收处理（由PLIC中断服务程序调用）
void uart_rx_isr(void) {
    while (readl(UART_LSR) & 0x01) {  // 数据就绪
        uint8_t ch = readl(UART_RBR);
        uint16_t next = (rx_head + 1) % sizeof(rx_buffer);
        if (next != rx_tail) {  // 缓冲区未满
            rx_buffer[rx_head] = ch;
            rx_head = next;
        }
        uart_putc(ch);  // 回显
    }
}

// 主函数
int main(void) {
    uart_init();
    uart_puts("UART Demo Start\r\n");

    // 注册中断（需根据SDK的PLIC接口实现）
    // plic_enable_irq(UART0_IRQ, uart_rx_isr);

    while (1) {
        // 主循环可处理其他任务，接收由中断完成
    }
    return 0;
}

编译与运行

将上述代码放入玄铁SDK的baremetal工程目录，替换main.c。
确认platform.h中系统时钟频率与SYS_CLK一致（若不一致需修改）。
编译生成.elf文件，使用make或SDK提供的编译脚本。
通过JTAG或SD卡烧录到开发板，连接串口线到PC。

验证方法

打印验证：上电后PC串口终端（如minicom/PuTTY）应显示UART Demo Start。
回显验证：在串口终端输入任意字符（如abc123），终端应实时回显相同字符，证明中断接收与发送链路正常。
通过条件：打印无乱码、回显无丢字符，且连续输入100字符以上不出现卡死。

常见问题

乱码：检查SYS_CLK是否与PLL实际配置一致，或波特率分频计算错误。
无回显：确认uart_rx_isr已正确注册到PLIC中断表，且IER寄存器bit0已置1。
丢字符：接收缓冲区过小或中断处理耗时过长，可增大缓冲区或优化回显逻辑。