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4. UART 协议模块（midware/protocol/uart_protocol.py）
实现 UART 协议核心逻辑：寄存器配置、FIFO 缓冲区写入 / 读取、校验和检测、日志记录，严格遵循需求中的字节操作规则：
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import struct
from loguru import logger
from midware.config.base_config import BUS_CONFIG, UART_CHIP_CONFIG, DEVICE_CONFIG_DICT
from midware.bus.cache_handler import CacheHandler
from midware.core.error_check import check_checksum

class UARTProtocol:
    def __init__(self):
        self.cache_handler = CacheHandler()  # 缓存交互实例
        self.write_byte = BUS_CONFIG["WRITE_BYTE_UART"]  # 每次写入2字节
        self.read_byte = BUS_CONFIG["WRITE_BYTE_UART"]   # 每次读取2字节

    def write_uart_fifo(self, device_name, raw_data):
        """将原始数据写入虚拟芯片FIFO缓冲区，按UART协议每次2字节"""
        if device_name not in DEVICE_CONFIG_DICT:
            logger.error(f"UART外设不存在：{device_name}")
            return False
        # 获取外设基地址、偏移地址
        base_addr = DEVICE_CONFIG_DICT[device_name]["base_addr"]
        offset_addr = DEVICE_CONFIG_DICT[device_name]["offset_addr"]
        # 校验和检测
        if not check_checksum(raw_data, "UART", device_name):
            return False
        # 不定长数据分块，每次2字节写入
        data_len = len(raw_data)
        for i in range(0, data_len, self.write_byte):
            # 截取2字节，不足补0
            chunk = raw_data[i:i+self.write_byte]
            if len(chunk) < self.write_byte:
                chunk += b'\x00' * (self.write_byte - len(chunk))
            # 计算内存地址：基地址+偏移地址
            mem_addr = base_addr + offset_addr + UART_CHIP_CONFIG["TBR"]
            # 写入共享缓存（sysbus WriteDoubleWord）
            self.cache_handler.write_double_word(mem_addr, struct.unpack(">H", chunk)[0])
        logger.debug(f"UART外设{device_name}写入FIFO完成，数据长度：{data_len}")
        return True

    def read_uart_fifo(self, device_name):
        """从虚拟芯片FIFO缓冲区读取数据，按UART协议每次2字节，组成完整帧"""
        if device_name not in DEVICE_CONFIG_DICT:
            logger.error(f"UART外设不存在：{device_name}")
            return b""
        # 获取外设基地址、偏移地址
        base_addr = DEVICE_CONFIG_DICT[device_name]["base_addr"]
        offset_addr = DEVICE_CONFIG_DICT[device_name]["offset_addr"]
        # 读取FIFO剩余字节数
        remain_addr = base_addr + offset_addr + UART_CHIP_CONFIG["FIFO_REMAIN"]
        remain_bytes = self.cache_handler.read_double_word(remain_addr)
        if remain_bytes == 0:
            logger.debug(f"UART外设{device_name}FIFO缓冲区无数据")
            return b""
        # 分块读取，每次2字节
        raw_data = b""
        for _ in range(0, remain_bytes, self.read_byte):
            mem_addr = base_addr + offset_addr + UART_CHIP_CONFIG["TBR"]
            # 从共享缓存读取（sysbus ReadDoubleWord）
            data = self.cache_handler.read_double_word(mem_addr)
            raw_data += struct.pack(">H", data)
        # 去除补0的空字节，得到完整帧
        raw_data = raw_data.rstrip(b'\x00')
        logger.debug(f"UART外设{device_name}读取FIFO完成，数据长度：{len(raw_data)}")
        return raw_data

# 全局UART协议实例
uart_protocol = UARTProtocol()