基于Nios II的UART與PC間的數(shù)據(jù)通信

　　接收寄存器Rxdata保存接收到的數(shù)據(jù)。新字符由RXD輸入，完全接收后狀態(tài)寄存器的接收準(zhǔn)備好RRDY位置1。當(dāng)從接收數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)后，狀態(tài)寄存器RRDY位清零。若RRDY位為1時(shí)，又有字符輸入，則發(fā)生溢出錯(cuò)誤，狀態(tài)寄存器的接收溢出錯(cuò)誤ROE位置1。不管前一個(gè)字符是否被讀出，新字符總是傳到接收數(shù)據(jù)寄存器。

　　發(fā)送寄存器Txdata上的字符數(shù)據(jù)由Avalon主控制器發(fā)送，當(dāng)將字符寫(xiě)入發(fā)送寄存器時(shí)，發(fā)送準(zhǔn)備好TRDY位為0;當(dāng)將字符從發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器傳輸?shù)桨l(fā)送移位寄存器時(shí)，TRDY位置1。如果在TRDY位為0時(shí)將字符寫(xiě)入發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器，結(jié)果是未知的。

　　狀態(tài)寄存器Status的狀態(tài)位反映UART內(nèi)核狀態(tài)情況。每個(gè)狀態(tài)位與控制寄存器中的對(duì)應(yīng)中斷使能位相聯(lián)系。狀態(tài)寄存器可以在任何時(shí)候讀取。

　　控制寄存器Control由控制UART內(nèi)核操作的控制位組成，控制寄存器的每一位使能狀態(tài)寄存器中對(duì)應(yīng)位的中斷。當(dāng)狀態(tài)位及其對(duì)應(yīng)的中斷使能位為1時(shí)，UART內(nèi)核產(chǎn)生一個(gè)中斷。

　　除數(shù)寄存器Divisor的值用于生成波特率時(shí)鐘。

　　數(shù)據(jù)包結(jié)束字符Endofpacket由數(shù)據(jù)包結(jié)束符寄存其的值確定，以便可變長(zhǎng)度的DMA傳輸。

　　UART內(nèi)核的寄存器映射表如表1所列。

　　2 串行異步通信軟件的實(shí)現(xiàn)

　　為了適應(yīng)系統(tǒng)不同類型的需要，UART驅(qū)動(dòng)程序提供兩種方式：快速型和一般型?？焖傩万?qū)動(dòng)程序采用中斷驅(qū)動(dòng)方式，在設(shè)備不準(zhǔn)備發(fā)送或接收數(shù)據(jù)時(shí)它允許處理器執(zhí)行其他任務(wù)。由于UART數(shù)據(jù)率相對(duì)于處理器的速率較慢，快速驅(qū)動(dòng)程序可以提供系統(tǒng)的處理性能。一般型驅(qū)動(dòng)程序采用查詢執(zhí)行方式，它在發(fā)送和接收每個(gè)字符前等待UART硬件的指示。

　　對(duì)于Nios II處理器用戶來(lái)說(shuō)，Altera提供硬件抽象層HAL系統(tǒng)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序，HAL系統(tǒng)庫(kù)API函數(shù)為Nios II處理器用戶提供訪問(wèn)UART內(nèi)核的完整特性。程序設(shè)計(jì)所涉及到的API函數(shù)如下：

　　(1) alt_avalon_uart_init

　　定義：void alt_avalon_uart_init(alt_avalon_uart_dev*dev，void*base，alt_u32 irq)

　　功能：用于初始化UART設(shè)備

　　(2) alt_avalon_uart_ioctl

　　定義：int alt_avalon_uart_ioctl(alt_fd*fd，int req，void*arg)

　　功能：處理基于HAL的程序請(qǐng)求設(shè)備指定的操作

　　(3) alr_avalon_uart_irq

　　定義：static void alt_avalon_uart_irq(void*context，alt_u32 id)

　　功能：處理UART的中斷操作

　　(4) alt_avalon_uart_read

　　定義：int alt_avalon uart_read(alt_fd*fd，char*ptr，int len)

　　功能：從UART中讀取數(shù)據(jù)

　　(5) alt_avalon_uart_write

　　定義：int alt_avalon_uart_write(alt fd*fd，const char*ptr，int len)

　　功能：寫(xiě)一組數(shù)據(jù)到UART

　　以上幾個(gè)函數(shù)完全可以滿足UART與PC之間的數(shù)據(jù)通信，需要注意的是如果一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)過(guò)長(zhǎng)，必須重新設(shè)置ALT_AVALON_UART_BUF_LEN的值，以保證傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的正確性。如果此值過(guò)小，則在傳輸過(guò)程中可能會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失。在設(shè)置輸出終端時(shí)必須指定COM1/COM2端口，建立UART與PC之間的數(shù)據(jù)通路，用來(lái)接收從UART中發(fā)出的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)這些端口從PC中發(fā)出數(shù)據(jù)到UART中。

　　本文所述的UART是基于Altera公司的一款主流低成本的FPGA，除了具有FPGA的優(yōu)勢(shì)之外，還因?yàn)槠銫PU本身是以軟核的方式實(shí)現(xiàn)的，所以整個(gè)系統(tǒng)的功能可以根據(jù)需要進(jìn)行功能定制，非常靈活。