nRF52832 UART 寄存器操作方法

mftang

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分类专栏： Nordic MCU系列笔记文章标签：单片机嵌入式硬件

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1.6.2 错误状态 (ERRORSRC)

1.7 中断控制

2 数据传输范例

2.1 发送128字节数据 (DMA模式)

概述

本文主要介绍nRF52832 UART 寄存器操作方法，nRF52832 的 UART 外设采用 UARTE（UART with EasyDMA）架构，是传统 UART 的增强版，集成了 DMA 传输引擎和灵活的低功耗控制。

1 nRF52832 UART寄存器列表

nRF52832 的 UART 外设（UARTE: UART with EasyDMA）是其串行通信的核心，支持高效 DMA 传输和灵活配置。以下是关键寄存器及其功能的完整解析（以 UARTE0 为例，基地址 0x40002000）：

1.1 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 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

1.3 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

1.4 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

1.5 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

1.6 状态与事件寄存器

1.6.1 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

1.6.2 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

1.7 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

中断配置示例:

// 使能接收和错误中断
NRF_UARTE0->INTENSET = UARTE_INTEN_RXDRDY_Msk | UARTE_INTEN_ERROR_Msk;

2 数据传输范例

2.1 发送128字节数据 (DMA模式)

uint8_t tx_buffer[128] = {...};

void uart_dma_send(void) {
    // 1. 配置DMA参数
    NRF_UARTE0->TXD.PTR = (uint32_t)tx_buffer;
    NRF_UARTE0->TXD.MAXCNT = sizeof(tx_buffer);
    
    // 2. 启动发送
    NRF_UARTE0->TASKS_STARTTX = 1;
    
    // 3. 等待发送完成
    while (NRF_UARTE0->EVENTS_ENDTX == 0);
    NRF_UARTE0->EVENTS_ENDTX = 0;
}

2.2 接收数据 (带超时中断)

uint8_t rx_buffer[64];
volatile bool rx_complete = false;

void uart_init(void) {
    // ... 引脚/波特率配置 ...
    
    // 配置接收DMA
    NRF_UARTE0->RXD.PTR = (uint32_t)rx_buffer;
    NRF_UARTE0->RXD.MAXCNT = sizeof(rx_buffer);
    
    // 使能中断
    NRF_UARTE0->INTENSET = UARTE_INTEN_ENDRX_Msk | UARTE_INTEN_RXTO_Msk;
    NVIC_EnableIRQ(UARTE0_UART0_IRQn);
    
    // 启动接收
    NRF_UARTE0->TASKS_STARTRX = 1;
}

void UARTE0_UART0_IRQHandler(void) {
    if (NRF_UARTE0->EVENTS_ENDRX) {
        NRF_UARTE0->EVENTS_ENDRX = 0;
        rx_complete = true; // 标记接收完成
    }
    if (NRF_UARTE0->EVENTS_RXTO) {
        // 处理接收超时
        NRF_UARTE0->EVENTS_RXTO = 0;
    }
}

3 低功耗优化技巧

3.1 操作方法

1）动态禁用UART

// 空闲时关闭UART
NRF_UARTE0->ENABLE = 0;
nrf_gpio_cfg_default(TX_PIN); // 避免引脚漏电

2）唤醒配置

// 配置RX引脚唤醒系统
nrf_gpio_cfg_sense_set(RX_PIN, NRF_GPIO_PIN_NOPULL, NRF_GPIO_PIN_SENSE_HIGH);

3）DMA 代替轮询

使用 ENDRX/ENDTX 事件代替字节级中断
减少 CPU 唤醒次数

3.2 典型问题解决方案

问题现象	根因	修复方案
DMA传输卡死	内存未32位对齐	`__ALIGN(4) uint8_t buffer[];`
115200波特率偏差大	HFCLK未启动	`nrf_clock_hfclk_request()`
休眠后功耗>10μA	引脚未断开	`PSEL.RXD=0xFFFFFFFF`
偶发数据丢失	无硬件流控 + 长线缆	启用RTS/CTS + 串联终端电阻
唤醒后首字节丢失	时钟稳定延迟不足	唤醒后延迟1ms再初始化UART

4 寄存器操作注意事项

4.1 操作方式

1)顺序依赖

// 正确顺序：
NRF_UARTE0->ENABLE = 0;       // 先禁用
NRF_UARTE0->BAUDRATE = ...;   // 修改配置
NRF_UARTE0->ENABLE = 4;       // 重新使能

2) 状态检查

// 确保发送完成后再禁用
while (NRF_UARTE0->EVENTS_TXDRDY == 0);

3)引脚冲突解决

出现 ERRORSRC = 0x01 (溢出错误):

NRF_UARTE0->TASKS_FLUSHRX = 1; // 清空接收缓冲区

4.2 典型错误代码

错误现象	可能原因	解决方案
无数据发送/接收	`ENABLE` 寄存器未设置为4	检查使能状态
波特率不匹配	时钟源错误 (HFCLK未启动)	启用高频时钟: `NRF_CLOCK->TASKS_HFCLKSTART=1`
DMA传输卡死	缓冲区未对齐到32位地址	使用 `__ALIGN(4)` 定义缓冲区
奇偶校验错误	配置与设备不匹配	检查双方 `CONFIG.PARITY`
高功耗 (>1mA)	RX引脚浮空	配置上拉: `nrf_gpio_cfg_input(RX_PIN, NRF_GPIO_PIN_PULLUP)`