【超越者Spartan-6 FPGA开发板】基于AXI UART IP核的串行通讯

jinglixixi

在使用MicroBlaze进行嵌入式系统设计时，常会用到AXI Uartlite IP核与外部设备通信，而使用AXI UART IP核即可进行RS-232通讯协议。

AXI UART IP核提供了UART信号和AMBA（高级微控制器总线体系结构高级可扩展接口）之间的AXI接口，并提供了异步串行数据传输的控制器接口。

该核的特点是：

对以axi4-lite接口接收的字符执行并/串行转换，并对从串行外围设备接收的字符执行串/并转换。它可发送或接收8、7、6及5位的字符，有一个停止位，并支持奇数、偶数或无奇偶位的校验配置，且可以独立发送和接收数据。

AXI UARTIP核的顶层框图如图1所示，使用其进行串行通讯的系统框图如图2所示。

图1 AXI UART IP核顶层框图

图2 串行通讯系统框图

由系统框图可知，当AXIUART 检测到串口设备状态发生变化时，AXIUART 就会产生一个中断信号传入中断控制器（AXIINTC），中断控制器生成中断输出信号，传入MicroBlaze处理器。要进行AXI UART IP核的串行通讯测试，其实现方式有2种，一种是在例程Hello World的基础上通过增加中断控制器（AXIINTC）IP核来实现，另一种就是直接利用已生成的设计成果，经下载来完成功能验证。由于第一种方式的操作步骤比较长，这里是采用第二种方式。具体的操作步骤如下：1．打开uart_intr的ISE工程，其见面如图3所示。

图3 打开uart_intr工程

2.双击“microblaze”进入硬件系统，然后选取“IP Catalog”选项卡，并点击“Communication Low-Speed”前的“＋”号将其展开，即可见到已添加串口IP核“AXI UART（Lite）”，见图4所示。

图4 串口IP核
3.双击“AXI UART（Lite）”，即可进入IP核设置界面，将波特率设置为“115200”，数据位宽“8”，不启动奇偶校验位，见图5所示。然后点击“OK”，在弹出的图6所示对话框中继续点击“OK”即可。

图5 设置通讯参数

图6 连接对话框

4.选取“Ports”选项卡，并点击“axi_intc_uart”加以展开，则可查看到中断信号源的状态。若如图7所示，则说明已连接好中断信号来源。

图7 已连接中断信号来源

5. 选取“Project”选项卡，并双击“microblaze.ucf”，则可查看管脚约束，见图8所示。

图8 管脚约束

6.双击“SDK”工具图标，并按图9所示点击按钮，则弹出工作空间设置对话框，按图10进行设置即可。

图9 SDK对话框

图10 设置工作空间

7.若点击“uart_intr/src/main.c”，则可查看主程序的内容，见图11所示。

图11 主程序

8. 右击“uart_intr”，在快捷菜单中选取“BuildProject”来编译工程。

图12 编译工程

9. 按图13所示连接好下载器和USB接口，并打开电源。

图13 开发板连接

10.打开串口工具，并按图14来设置参数，然后打开串口。

图14 设置并打开串口

11.返回SDK界面，点击“ProgramFPGA”下载程序，如图15所示。

图15 下载程序

在弹出的对话框中，点击“Program”，见图16所示。

图16 进行下载

12.点击“Run”右侧的下拉图标，选择“RunConfigurations...”，见图17所示。

图17 运行配置

13. 选取“STDIO Connection”选项卡，并按图18进行设置，然后依次“Apply”和“Run”按钮即可下载。

图18 运行程序

此时，若点击“发送”按钮，即可见到图19所示的结果，即将发送区的数据发送出去。然后又接收回来。

图19 收发测试

若清空后发送字符串“uarttest”，则执行结果如图20所示，说明测试正确。

图20 测试结果