4. UART 寄存器详解：数据寄存器 DR、状态寄存器 SR、控制寄存器 CR1/CR2/CR3、波特率寄存器 BRR

UART 外设的寄存器是驱动开发者与硬件交互的唯一接口。在中断模式下，实时响应与高吞吐量的实现，依赖于对每个寄存器位域的精确理解与配置。本章将深入剖析 STM32 系列（以 USART2 为例）的五大核心寄存器组：数据寄存器（DR）、状态寄存器（SR）、控制寄存器（CR1/CR2/CR3）以及波特率寄存器（BRR）。

4.1 数据寄存器（DR）—— 收发数据的核心通道

数据寄存器（Data Register, DR）是 CPU 与 UART 移位寄存器之间的数据缓冲。它实际上由两个物理寄存器组成：发送数据寄存器（TDR）和接收数据寄存器（RDR），但共享同一个地址。读取 DR 返回接收到的数据，写入 DR 则装载待发送的数据。

4.2 状态寄存器（SR）—— 中断与错误标志的实时窗口

状态寄存器（Status Register, SR）反映了 UART 模块的实时运行状态。中断使能位决定哪些状态标志能够触发中断请求，而中断服务函数则通过查询 SR 来判断事件类型。

4.3 控制寄存器 CR1/CR2/CR3 —— 模式与功能的配置中心

三个控制寄存器（Control Register 1/2/3）共同决定了 UART 的工作模式、数据格式、流控方式以及中断使能。下面以表格形式列出每个寄存器的关键位域。

4.3.1 CR1 寄存器

4.3.2 CR2 寄存器

4.3.3 CR3 寄存器

// 1. 使能 USART2 时钟
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_USART2EN;

// 2. 配置 GPIO 为复用功能（略）

// 3. 配置波特率
USART2->BRR = 0x1A0;  // 假设 16MHz 时钟，115200 bps

// 4. 配置 CR1：8 位数据、1 位停止、使能发送/接收、使能 RXNE 中断
USART2->CR1 = (0 << 12)   // M=0: 8 位
            | (0 << 10)   // PCE=0: 无校验
            | (1 << 3)    // TE=1: 发送使能
            | (1 << 2)    // RE=1: 接收使能
            | (1 << 5);   // RXNEIE=1: 接收中断使能

// 5. 使能 UART
USART2->CR1 |= (1 << 13); // UE=1

// 6. 使能 NVIC 中断（以 STM32F4 为例）
NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);

4.4 波特率寄存器（BRR）—— 通信速率的精确设定

波特率寄存器（Baud Rate Register, BRR）决定了 UART 的串行通信速率。其值由系统时钟频率（f_CK）和目标波特率共同计算得出。STM32 的 BRR 采用 16 位整数部分 + 4 位小数部分的定点格式。

计算公式：

BRR 值 = f_CK / (16 × 目标波特率)

整数部分 = floor(BRR 值)
小数部分 = round((BRR 值 - 整数部分) × 16)

// 示例：f_CK = 16 MHz，目标波特率 = 115200
BRR 值 = 16000000 / (16 × 115200) = 8.6806
整数部分 = 8
小数部分 = round(0.6806 × 16) = round(10.889) = 11 (0xB)
BRR 寄存器值 = (8 << 4) | 0xB = 0x8B

4.5 寄存器配置速查表

下表汇总了中断模式 UART 驱动开发中最常用的寄存器配置组合，方便快速查阅。