4. 轮询发送机制：从THR到TSR的完整旅程

好，咱们今天聊聊UART的发送机制。说实话，发送比接收要简单不少，但里面有几个关键寄存器你得搞明白。我个人习惯把发送过程想象成一条流水线——数据从CPU写入，经过两个缓冲站，最后从引脚飞出去。

4.1 两个核心寄存器：THR与TSR

先看这两个家伙：

寄存器	全称	作用	谁访问它
THR	Transmit Holding Register	CPU写入数据的缓冲槽	CPU（写）
TSR	Transmit Shift Register	真正移位发送的寄存器	UART硬件（只读）

THR是你能直接操作的。你往THR写一个字节，硬件会在合适的时机把它搬到TSR。TSR呢？它负责把并行数据转成串行，一位一位地从TX引脚推出去。CPU碰不到TSR，那是硬件的地盘。

4.2 两个标志位：TXE与TC

这两个标志位经常被搞混。我刚开始做UART驱动时也栽过跟头，咱们一次说清楚。

标志位	含义	置位条件	典型用途
TXE	Transmit Holding Register Empty	THR中的数据已被搬到TSR	通知CPU可以写下一个字节
TC	Transmission Complete	TSR移位完成，TX引脚空闲	通知CPU整帧发送完毕

说白了，TXE表示“你的数据已经离开THR了，可以再塞一个进来”。TC表示“连TSR里的最后一位都发出去了，整条线空了”。

我在项目里遇到过一个问题：发送完最后一条指令后立刻切GPIO模式，结果TX引脚上还有半个字节没发完，导致总线冲突。后来我养成了习惯——关发送之前一定等TC置位。

4.3 轮询发送的完整流程

轮询发送，说白了就是CPU主动去查标志位，而不是等中断来通知。流程很简单：

1. 等待TXE置位——确认THR为空，可以写入新数据
2. 写入THR——CPU把要发的字节塞进去
3. 重复1-2——直到所有数据发完
4. 等待TC置位——确保最后一帧完整发出（可选但推荐）

你想想看，这个流程里CPU大部分时间都在“等”。这就是轮询的代价——CPU被占住了，干不了别的。但好处是代码简单、时序确定，适合短数据块或实时性要求不高的场景。

4.4 轮询发送代码实现

直接上代码。我用的是STM32的寄存器版本，这样你能看到最底层的东西。

// 轮询发送一个字节
void uart_send_byte(uint8_t data)
{
    // 等待THR为空（TXE=1）
    while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE));
    
    // 写入数据到THR
    USART1->DR = data;
}

// 轮询发送一个缓冲区
void uart_send_buffer(uint8_t *buf, uint32_t len)
{
    for (uint32_t i = 0; i < len; i++)
    {
        // 等待THR空
        while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE));
        
        // 写入当前字节
        USART1->DR = buf[i];
    }
    
    // 等待最后一帧发送完成（TC）
    while (!(USART1->SR & USART_SR_TC));
}

这段代码有几个地方我想强调一下：

• while循环的条件——检查TXE位是否为1。有些芯片的TXE是低电平有效，记得看数据手册。
• 写入DR寄存器——在STM32里，读DR和写DR是两个不同的地址映射，写DR就是写THR。
• 最后的TC等待——很多人会漏掉这一步。如果你只是连续发数据，不关串口，那确实可以省。但如果你要确保所有数据都出去了，这一步不能省。

4.5 轮询发送的时序图

下面这张图展示了轮询发送一个字节时，CPU、THR、TSR和TX引脚之间的协作关系。

从时序图里你能看到：CPU先查TXE，确认THR空后写入数据。硬件自动把THR搬到TSR，开始移位发送。此时TXE重新置位，CPU可以写下一个字节。最后，等TSR发完所有位，TC置位，CPU退出等待。

4.6 轮询发送的优缺点

咱们客观地看一下轮询发送的利弊：

维度	评价
代码复杂度	极低，几行循环就能搞定
CPU占用率	高，发送期间CPU被完全占用
实时性	好，发送延迟可预测
适用场景	短数据块、系统初始化、调试输出
不适用场景	大数据量、多任务系统、低功耗应用

我个人的经验是：轮询发送最适合用在系统刚启动时打印日志，或者发送一些控制指令。一旦数据量大了，或者系统里跑着RTOS，我就会切换到中断发送或DMA发送。但不管用哪种方式，理解THR、TSR、TXE和TC这四个概念是基本功。