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Nordic nRF52832 寄存器级 UARTE 发送实现

news 来源：原创 2025/6/27 12:44:33

概述

1 nRF52832的UART寄存器

1.1 寄存器列表

1.2 寄存器介绍

1.2.1 使能控制 (ENABLE)

1.2.2 波特率设置 (BAUDRATE)

1.2.3 配置寄存器 (CONFIG)

1.2.4 引脚配置寄存器

1.2.5 数据传输寄存器

1.2.6 状态与事件寄存器

1.2.6.1 事件寄存器 (EVENTS)

1.2.6.2 错误状态 (ERRORSRC)

1.2.7 中断控制

2 完整实现代码

3 关键操作解析

3.1 UARTE 初始化流程

3.2 数据发送流程

4 低功耗优化技巧

4.1 动态电源管理

4.2 发送超时机制

4.3 中断驱动实现

5 常见问题解决

概述

本文将展示如何在 nRF52832 上直接通过寄存器操作实现 UARTE 发送功能，无需 SDK 或 HAL 库。这种底层实现适用于对功耗和时序有严格要求的场景。

1 nRF52832的UART寄存器

1.1 寄存器列表

nRF52832 使用 UARTE (UART with EasyDMA) 外设实现高效串行通信。关键寄存器：

寄存器	地址	功能描述
`UARTE_ENABLE`	0x40002000	UARTE 使能控制
`UARTE_BAUDRATE`	0x40002004	波特率设置
`UARTE_CONFIG`	0x4000205C	数据格式配置
`UARTE_PSEL.TXD`	0x4000210C	TX 引脚选择
`UARTE_TXD.PTR`	0x40002530	发送数据指针
`UARTE_TXD.MAXCNT`	0x40002538	发送数据长度
`UARTE_TASKS_STARTTX`	0x40002508	启动发送任务
`UARTE_EVENTS_ENDTX`	0x40002510	发送完成事件

1.2 寄存器介绍

1.2.1 使能控制 (`ENABLE`)

地址: 0x400020500

功能: 全局 UART 使能
位配置:
0: Disabled (复位状态)
4: Enabled  // 必须设置为4才能工作
操作:
NRF_UARTE0->ENABLE = 4;  // 启用UART

1.2.2 波特率设置 (`BAUDRATE`)

地址: 0x40002524

常用值 (32-bit):

0x0004F000: 9600 baud
0x0009D000: 19200 baud
0x0013B000: 38400 baud
0x00275000: 57600 baud
0x004EA000: 115200 baud (默认)
0x009D5000: 230400 baud
0x01D20000: 921600 baud

示例:

NRF_UARTE0->BAUDRATE = 0x004EA000; // 115200 bps

1.2.3 配置寄存器 (`CONFIG`)

地址: 0x4000256C

关键位域:

位域名称值功能
[1:0] HWFC 0 禁用硬件流控
1 仅使能RTS
2 仅使能CTS
3 使能RTS+CTS
[4:2] PARITY 0 无校验
1 偶校验
2 奇校验
[6:5] STOP 0 1位停止位
1 2位停止位
配置示例 (8N1):
NRF_UARTE0->CONFIG = 0; // 无流控, 无校验, 1位停止位

位域	名称	值	功能
`[1:0]`	`HWFC`	0	禁用硬件流控
		1	仅使能RTS
		2	仅使能CTS
		3	使能RTS+CTS
`[4:2]`	`PARITY`	0	无校验
		1	偶校验
		2	奇校验
`[6:5]`	`STOP`	0	1位停止位
		1	2位停止位

1.2.4 引脚配置寄存器

引脚选择 (PSEL)
寄存器组:

寄存器地址功能
PSEL.RTS 0x40002508 RTS 引脚选择
PSEL.TXD 0x4000250C TX 引脚选择
PSEL.CTS 0x40002510 CTS 引脚选择
PSEL.RXD 0x40002514 RX 引脚选择
操作 (配置 TX=P0.06, RX=P0.08):
NRF_UARTE0->PSEL.TXD = 6; 
NRF_UARTE0->PSEL.RXD = 8;
NRF_UARTE0->PSEL.CTS = 0xFFFFFFFF; // 禁用CTS
NRF_UARTE0->PSEL.RTS = 0xFFFFFFFF; // 禁用RTS

寄存器	地址	功能
`PSEL.RTS`	`0x40002508`	RTS 引脚选择
`PSEL.TXD`	`0x4000250C`	TX 引脚选择
`PSEL.CTS`	`0x40002510`	CTS 引脚选择
`PSEL.RXD`	`0x40002514`	RX 引脚选择

1.2.5 数据传输寄存器

1）发送控制 (TXD)

PTR 寄存器 (TXD.PTR):

地址: 0x40002544

功能: 设置发送数据缓冲区地址 (DMA模式)

MAXCNT 寄存器 (TXD.MAXCNT):

地址: 0x40002548

功能: 设置发送数据长度

任务启动 (TASKS_STARTTX):

地址: 0x40002508

触发: 写入1启动发送

2） 接收控制 (RXD)

PTR 寄存器 (RXD.PTR):

地址: 0x40002534

功能: 设置接收数据缓冲区地址

MAXCNT 寄存器 (RXD.MAXCNT):

地址: 0x40002538

功能: 设置接收缓冲区大小

任务启动 (TASKS_STARTRX):

地址: 0x40002500

触发: 写入1启动接收

1.2.6 状态与事件寄存器

1.2.6.1 事件寄存器 (`EVENTS`)

事件地址触发条件
EVENTS_CTS 0x40002100 CTS 引脚状态变化
EVENTS_NCTS 0x40002104 CTS 引脚释放
EVENTS_RXDRDY 0x40002108 接收到数据 (每字节触发)
EVENTS_ENDRX 0x40002110 完成DMA接收 (整个缓冲区)
EVENTS_TXDRDY 0x4000211C 发送完成 (每字节)
EVENTS_ENDTX 0x40002120 完成DMA发送
EVENTS_ERROR 0x40002124 帧/奇偶校验错误
EVENTS_RXTO 0x40002144 接收超时

事件	地址	触发条件
`EVENTS_CTS`	`0x40002100`	CTS 引脚状态变化
`EVENTS_NCTS`	`0x40002104`	CTS 引脚释放
`EVENTS_RXDRDY`	`0x40002108`	接收到数据 (每字节触发)
`EVENTS_ENDRX`	`0x40002110`	完成DMA接收 (整个缓冲区)
`EVENTS_TXDRDY`	`0x4000211C`	发送完成 (每字节)
`EVENTS_ENDTX`	`0x40002120`	完成DMA发送
`EVENTS_ERROR`	`0x40002124`	帧/奇偶校验错误
`EVENTS_RXTO`	`0x40002144`	接收超时

事件清除:

NRF_UARTE0->EVENTS_RXDRDY = 0; // 写0清除事件

1.2.6.2 错误状态 (`ERRORSRC`)

地址: 0x40002488

位掩码:

0x01: Overflow error   // 溢出错误
0x02: Parity error     // 奇偶校验错误
0x04: Framing error    // 帧错误
0x08: Break error      // 线路断开

错误清除:

NRF_UARTE0->ERRORSRC = NRF_UARTE0->ERRORSRC; // 读取即清除

1.2.7 中断控制

中断使能 (INTEN)

地址: 0x40002300

关键中断位:

#define UARTE_INTEN_RXDRDY_Msk  (1 << 2)  // 接收中断
#define UARTE_INTEN_TXDRDY_Msk  (1 << 7)  // 发送中断
#define UARTE_INTEN_ERROR_Msk   (1 << 9)  // 错误中断
#define UARTE_INTEN_RXTO_Msk    (1 << 17) // 超时中断

2 完整实现代码

#include <stdint.h>// UARTE0 寄存器基地址
#define UARTE0_BASE 0x40002000UL// 寄存器定义
#define UARTE_ENABLE    (*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x000)
#define UARTE_BAUDRATE  (*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x004)
#define UARTE_CONFIG    (*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x05C)
#define UARTE_PSEL_TXD  (*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x10C)
#define UARTE_TXD_PTR   (*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x530)
#define UARTE_TXD_MAXCNT (*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x538)
#define UARTE_TASKS_STARTTX (*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x508)
#define UARTE_EVENTS_ENDTX (*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x510)// 波特率定义 (nRF52832 特定值)
#define BAUD_9600     0x00275000
#define BAUD_115200   0x01D7E000
#define BAUD_230400   0x03AFB000
#define BAUD_1000000  0x10000000// 配置位定义
#define CONFIG_HWFC_ENABLED   (0x1UL << 0)
#define CONFIG_PARITY_EXCLUDED (0x0UL << 1)
#define CONFIG_PARITY_INCLUDED (0x7UL << 1) // 奇偶校验
#define CONFIG_STOP_1BIT     (0x0UL << 4)
#define CONFIG_STOP_2BIT     (0x1UL << 4)/*** 初始化 UARTE* * @param tx_pin    TX引脚编号 (0-31)* @param baud_rate 波特率 (使用预定义常量)*/
void uarte_init(uint8_t tx_pin, uint32_t baud_rate) {// 1. 禁用UARTEUARTE_ENABLE = 0;// 2. 配置波特率UARTE_BAUDRATE = baud_rate;// 3. 配置数据格式: 8数据位, 1停止位, 无奇偶校验UARTE_CONFIG = CONFIG_PARITY_EXCLUDED | CONFIG_STOP_1BIT;// 4. 配置TX引脚UARTE_PSEL_TXD = tx_pin;// 5. 使能UARTEUARTE_ENABLE = 4; // 4 = 启用UARTE
}/*** 通过寄存器直接发送数据* * @param data  要发送的数据指针* @param len   数据长度*/
void uarte_send(const uint8_t *data, uint32_t len) {// 1. 设置发送数据指针UARTE_TXD_PTR = (uint32_t)data;// 2. 设置发送数据长度UARTE_TXD_MAXCNT = len;// 3. 清除发送完成事件标志UARTE_EVENTS_ENDTX = 0;// 4. 启动发送任务UARTE_TASKS_STARTTX = 1;// 5. 等待发送完成while (UARTE_EVENTS_ENDTX == 0) {// 忙等待 - 实际应用中可替换为中断驱动}// 6. 清除事件标志UARTE_EVENTS_ENDTX = 0;
}/*** 发送单个字符* * @param c  要发送的字符*/
void uarte_putchar(char c) {uarte_send((const uint8_t*)&c, 1);
}/*** 发送字符串* * @param str  要发送的字符串*/
void uarte_puts(const char *str) {uint32_t len = 0;const char *p = str;// 计算字符串长度while (*p++) len++;// 发送数据uarte_send((const uint8_t*)str, len);
}// 示例使用
int main(void) {// 初始化UART: TX引脚P0.06, 波特率115200uarte_init(6, BAUD_115200);// 发送字符串uarte_puts("Hello, nRF52832!\r\n");// 发送单个字符uarte_putchar('A');// 发送缓冲区数据uint8_t data[] = {0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD};uarte_send(data, sizeof(data));while(1) {// 主循环}
}

3 关键操作解析

3.1 UARTE 初始化流程

// 禁用UARTE
UARTE_ENABLE = 0;// 设置波特率 (115200)
UARTE_BAUDRATE = 0x01D7E000;// 配置数据格式: 8N1
UARTE_CONFIG = (0 << 0) |  // HWFC 禁用(0 << 1) |  // 奇偶校验禁用(0 << 4);   // 1停止位// 设置TX引脚 (P0.06)
UARTE_PSEL_TXD = 6;// 启用UARTE
UARTE_ENABLE = 4;

3.2 数据发送流程

// 设置数据地址
UARTE_TXD_PTR = (uint32_t)tx_buffer;// 设置数据长度
UARTE_TXD_MAXCNT = data_length;// 清除发送完成事件
UARTE_EVENTS_ENDTX = 0;// 启动发送
UARTE_TASKS_STARTTX = 1;// 等待发送完成
while (UARTE_EVENTS_ENDTX == 0);

4 低功耗优化技巧

4.1 动态电源管理

void uarte_sleep() {// 禁用UARTEUARTE_ENABLE = 0;// 配置GPIO为低功耗模式// (假设使用P0.06)*(volatile uint32_t*)0x50000000 = 0; // PIN_CNF[6].DIR = 输入*(volatile uint32_t*)0x50000718 = 0x000C0000; // PIN_CNF[6]: INPUT=连接, PULL=上拉
}void uarte_wake() {// 重新初始化UARTuarte_init(6, BAUD_115200);
}

4.2 发送超时机制

#define UART_TIMEOUT 10000 // 10ms超时bool uarte_send_timeout(const uint8_t *data, uint32_t len) {UARTE_TXD_PTR = (uint32_t)data;UARTE_TXD_MAXCNT = len;UARTE_EVENTS_ENDTX = 0;UARTE_TASKS_STARTTX = 1;uint32_t timeout = UART_TIMEOUT;while (UARTE_EVENTS_ENDTX == 0) {if (--timeout == 0) {// 超时处理UARTE_TASKS_STOPTX = 1;return false; // 发送失败}}return true; // 发送成功
}

4.3 中断驱动实现

// 在头文件中定义中断处理函数原型
void UARTE0_UART0_IRQHandler(void);// 启用UARTE中断
void uarte_enable_interrupts() {// 启用ENDTX中断*(volatile uint32_t*)(UARTE0_BASE + 0x304) = (1 << 4); // INTENSET = ENDTX// 设置中断优先级并使能NVIC_SetPriority(UARTE0_UART0_IRQn, 6);NVIC_EnableIRQ(UARTE0_UART0_IRQn);
}// 中断处理函数
volatile bool tx_complete = false;void UARTE0_UART0_IRQHandler(void) {if (UARTE_EVENTS_ENDTX) {UARTE_EVENTS_ENDTX = 0; // 清除事件tx_complete = true;      // 设置完成标志}
}// 中断方式发送
void uarte_send_async(const uint8_t *data, uint32_t len) {tx_complete = false;UARTE_TXD_PTR = (uint32_t)data;UARTE_TXD_MAXCNT = len;UARTE_EVENTS_ENDTX = 0;UARTE_TASKS_STARTTX = 1;// 现在可以在主循环中检查tx_complete标志
}

5 常见问题解决

1）波特率不匹配

症状: 接收端数据错误
验证: 检查波特率寄存器值是否正确：

// 常用波特率寄存器值
switch (baud_rate) {case 9600:   return 0x00275000;case 115200: return 0x01D7E000;case 230400: return 0x03AFB000;case 1000000: return 0x10000000;default: return 0x01D7E000; // 默认为115200
}

2）低功耗配置冲突

症状: 系统无法进入低功耗模式
解决: 在睡眠前禁用 UARTE:

void prepare_for_sleep() {// 停止所有UART操作UARTE_TASKS_STOPTX = 1;while (UARTE_EVENTS_ENDTX == 0); // 等待停止完成// 禁用UARTEUARTE_ENABLE = 0;
}

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概述

1 nRF52832的UART寄存器

1.1 寄存器列表

1.2 寄存器介绍

1.2.1 使能控制 (ENABLE)

1.2.2 波特率设置 (BAUDRATE)

1.2.3 配置寄存器 (CONFIG)

1.2.4 引脚配置寄存器

1.2.5 数据传输寄存器

1.2.6 状态与事件寄存器

1.2.6.1 事件寄存器 (EVENTS)

1.2.6.2 错误状态 (ERRORSRC)

1.2.7 中断控制

2 完整实现代码

3 关键操作解析

3.1 UARTE 初始化流程

3.2 数据发送流程

4 低功耗优化技巧

4.1 动态电源管理

4.2 发送超时机制

4.3 中断驱动实现

5 常见问题解决

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1.2.6.1 事件寄存器 (`EVENTS`)

1.2.6.2 错误状态 (`ERRORSRC`)