一、串口的基本概念

串行、异步、全双工

和 51 单片机的串口一样：

• 串行：数据逐位发送

• 异步：没有共享时钟，靠约定好的波特率同步

• 全双工：TX 和 RX 两根线，收发可以同时进行

引脚

UART1 用到两个引脚：

• TX：发送数据

• RX：接收数据

开发板上通过 USB 转串口芯片把 USB 信号转成 UART 信号，电脑端看到的是一个虚拟串口。

寄存器

普通通信用到的几个：

寄存器	地址	作用
UCR1	基地址+0x80	控制寄存器1，使能 UART
UCR2	基地址+0x84	控制寄存器2，数据格式、收发使能
UCR3	基地址+0x88	控制寄存器3，RXD 输入选择
UFCR	基地址+0x90	FIFO 控制，参考时钟分频
USR1	基地址+0x94	状态寄存器1，接收状态
USR2	基地址+0x98	状态寄存器2，发送状态
UBIR	基地址+0xA4	波特率分子
UBMR	基地址+0xA8	波特率分母
URXD	基地址+0x00	接收数据
UTXD	基地址+0x40	发送数据

UART1 基地址 0x0202_0000，UCR1 地址 0x0202_0080，依此类推。

二、UART1 初始化

初始化分六步：

1. 引脚复用

c

IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_TX_DATA_UART1_TX, 0);
IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_RX_DATA_UART1_RX, 0);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_TX_DATA_UART1_TX, 0x10B0);
IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_RX_DATA_UART1_RX, 0x10B0);

把 TX、RX 两个引脚复用成 UART1 功能，电气特性配 0x10B0。和 LED、蜂鸣器一样，先复用、再配电气特性。

2. 软件复位

c

UART1->UCR2 &= ~(1 << 0);

UCR2 的 bit0 是 SRST。写 0 触发软件复位，复位收发状态机、FIFO 和部分寄存器。硬件在 4 个模块时钟周期后自动结束。

3. 配置 UCR2

c

unsigned int r = UART1->UCR2;
r |= (1 << 14);    // IRTS = 1，忽略RTS引脚
r &= ~(1 << 8);    // PREN = 0，无校验
r &= ~(1 << 6);    // STPB = 0，1位停止位
r |= (1 << 5);     // WS = 1，8位数据
r |= (1 << 2);     // TXEN = 1，使能发送
r |= (1 << 1);     // RXEN = 1，使能接收
UART1->UCR2 = r;

配置结果：8位数据、1位停止位、无校验、收发都开、忽略硬件流控。

4. 配置 UCR3

c

UART1->UCR3 |= (1 << 2);

UCR3 的 bit2 是 RXDMUXSEL。手册里明确写了 I.MX6ULL 里这个位必须置 1，否则 RXD 输入不对，收不到数据。

5. 配置波特率

c

UART1->UFCR &= ~(7 << 7);
UART1->UFCR |= (5 << 7);
UART1->UBIR = 999;
UART1->UBMR = 43402;

• UFCR 的 7~9 位是 RFDIV，参考时钟分频。值 5 对应 1 分频。

• UBIR：波特率分子减一，999 实际是 1000

• UBMR：波特率分母减一，43402 实际是 43403

I.MX6ULL 的波特率公式：

text

波特率 = 参考时钟 / (16 × (UBMR + 1) / (UBIR + 1))

假设参考时钟是 80MHz：

text

波特率 = 80,000,000 / (16 × 43403 / 1000)
       = 80,000,000 / 694.448
       = 115200

正好是 115200。

注意：必须先写 UBIR，再写 UBMR。手册里写了，如果只写一个，BRM 会忽略，直到另一个也写了。

6. 使能 UART

c

UART1->UCR1 |= (1 << 0);

UCR1 的 bit0 是 UARTEN，UART 模块的总开关。放在最后，先配好所有参数，再开总开关。

三、发送数据

发送一个字节

c

void putc(unsigned char c)
{
    while((UART1->USR2 & (1 << 3)) == 0);
    UART1->UTXD = c;
}

USR2 的 bit3 是 TXDC（Transmit Complete）：

• TXDC = 1：发送就绪，可以写新数据

• TXDC = 0：发送器忙，要等

流程：轮询 TXDC，等它变 1，然后写 UTXD。

发送字符串

c

void puts(const char *s)
{
    while (*s)
    {
        putc(*s++);
    }   
    putc('\n');
}

遍历字符串，逐个字节调用 putc。最后多发一个 '\n'，方便电脑端看的时候换行。

和 51 单片机的区别

部分	51	I.MX6ULL
等待时机	先写SBUF，再等TI	先等TXDC，再写UTXD
标志位	TI（发送完成）	TXDC（发送就绪）
清标志	手动清TI	读USR2自动清

51 是"写完等发完"，I.MX6ULL 是"等能写了再写"。I.MX6ULL 有 FIFO，只要 FIFO 没满就能写，不用等上一个字节完全发出去。

四、接收数据

c

unsigned char getc(void)
{
    while((UART1->USR2 & (1 << 0)) == 0);
    return UART1->URXD & 0xFF;
}

USR2 的 bit0 是 RDR（Receive Data Ready）：

• RDR = 1：接收缓冲有数据可读

• RDR = 0：没有数据，等待

流程：轮询 RDR，等它变 1，然后读 URXD。

& 0xFF 是为了只取低 8 位，URXD 的高位可能是状态信息。

轮询接收的特点

getc 是阻塞式的：没有数据就一直在 while 里等。这样主循环会被卡住，做不了别的事。

如果需要边接收边做别的事，要用中断方式。

五、中断接收（可选）

如果要用中断接收，还要：

1. UCR1 的 RRDYEN 置 1

c

UART1->UCR1 |= (1 << 9);

2. 配置 GIC

c

GIC_SetPriority(UART1_IRQn, 0);
system_interrupt_register(UART1_IRQn, uart1_irq_handler);
GIC_EnableIRQ(UART1_IRQn);

3. 中断服务函数

c

void uart1_irq_handler(void)
{
    if ((UART1->USR1 & (1 << 9)) != 0)
    {
        char c = UART1->URXD;
        // 处理接收到的字符
    }
}

USR1 的 bit9 是 RRDY（Receiver Ready），有数据可读时置 1。读 URXD 后自动清零。

中断接收的好处是：数据来了才处理，不占用主循环。主循环可以继续跑其他逻辑。

六、主程序

c

int main(void)
{
    system_interrupt_init();
    clock_init();
    led_init();
    beep_init();
    key_init();
    gpt1_init();
    uart1_init();

    while(1)
    {
        putc('A');
        delay_us(1000 * 1000);
    }
    return 0;
}

初始化顺序：

1. 中断系统初始化

2. 时钟初始化

3. LED、蜂鸣器、按键初始化

4. GPT1 初始化（用于延时）

5. UART1 初始化

主循环里每秒发送一个 'A'。

七、今日总结

今天学了串口通信，核心要点：

• UART 是异步串行全双工通信：TX、RX 两根线，双方波特率必须一致

• 初始化流程：引脚复用 → 软件复位 → 配 UCR2（数据格式）→ 配 UCR3（RXDMUXSEL）→ 配波特率 → 使能 UART

• UCR2 配置：8位、1停止、无校验、收发使能、忽略 RTS

• UCR3 配置：RXDMUXSEL = 1，必须

• 波特率公式：波特率 = 参考时钟 / (16 × (UBMR+1) / (UBIR+1))

• 发送：轮询 USR2 的 TXDC 位，就绪后写 UTXD

• 接收：轮询 USR2 的 RDR 位，就绪后读 URXD；或用中断