uart-serial-baremetal

UART 串口（裸机）

用途

实现用于调试控制台和设备通信的 UART/USART：波特率计算、8N1 帧格式、轮询和中断驱动 I/O、溢出处理，以及可选的 DMA 基础用法。

适用场景

• 在新硬件上首次输出 printf/日志
• 与传感器/模块进行串口协议通信
• 用精简驱动替代阻塞式 HAL_UART
• 修复乱码或字符丢失问题

工作流

1. 波特率（STM32）

BRR = pclk / (16 * baud)   /* oversampling by 16 — check RM for USART */

void usart2_init(uint32_t pclk, uint32_t baud) {
    RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_USART2EN;
    /* GPIO PA2/PA3 AF — see gpio-baremetal */

    USART2->BRR = pclk / baud;  /* simplified — RM has fractional formula */
    USART2->CR1 = USART_CR1_TE | USART_CR1_RE | USART_CR1_UE;
}

根据实际时钟树（SystemCoreClock、APB 分频器）确认 pclk。

2. 轮询式 TX/RX

void uart_putc(USART_TypeDef *u, char c) {
    while (!(u->SR & USART_SR_TXE))
        ;
    u->DR = (uint8_t)c;
}

char uart_getc(USART_TypeDef *u) {
    while (!(u->SR & USART_SR_RXNE))
        ;
    return (uint8_t)u->DR;
}

3. 中断驱动的 RX 环形缓冲区

void USART2_IRQHandler(void) {
    if (USART2->SR & USART_SR_RXNE) {
        uint8_t b = USART2->DR;
        rb_push(&rx_rb, b);
    }
    if (USART2->SR & USART_SR_ORE) {
        (void)USART2->DR;  /* clear overrun — required on STM32 */
    }
}

4. 重定向 printf（newlib）

int _write(int fd, char *ptr, int len) {
    (void)fd;
    for (int i = 0; i < len; i++)
        uart_putc(USART2, ptr[i]);
    return len;
}

使用 --specs=nosys.specs 链接，或提供完整的系统调用。

5. Agent 用法

/uart-serial-baremetal Calculate USART BRR for 115200 at 84 MHz PCLK

常见问题

现象	原因	修复方法
字符乱码	波特率/PCLK 错误	重新计算 BRR；检查 APB 分频器
字节丢失	未清除 ORE	ORE 发生时读取 DR；使用 IRQ + 环形缓冲区
无输出	TX 引脚未配置为 AF	设置 GPIO 复用功能
printf 卡住	缺少 _write	实现重定向

相关技能

• skills/baremetal/gpio-baremetal — TX/RX 引脚复用
• skills/baremetal/interrupts-and-exceptions-baremetal — USART IRQ
• skills/baremetal/dma-baremetal — UART RX DMA
• skills/embedded/openocd-jtag — 半主机替代方案