FPGA 串口中断_「正点原子FPGA连载」第八章UART串口中断实验

黎峰吖

我们在使用PS的时候，通常会添加UART控制器，用于打印信息和调试代码。除此之外，PS在和外部设备通信时，也会经常使用串口进行通信。在“Hello World实验”章节中，我们在PS中已经添加了UART控制器，本章我们进一步向大家介绍UART控制器以及UART控制器利用中断进行通信的方法。
本章包括以下几个部分：
11.1简介
1.2实验任务
1.3硬件设计
1.4软件设计
1.5下载验证
简介
UART控制器介绍
UART控制器是一个全双工异步收发控制器，ZYNQ内部包含两个UART控制器，UART0和UART1。每一个UART控制器支持可编程的波特率发生器、64字节的接收FIFO和发送FIFO、产生中断、RXD和TXD信号的环回模式设置以及可配置的数据位长度、停止位和校验方式等。
UART控制器系统框图如图 8.1.1所示：

图 8.1.1 UART控制器系统框图

由上图可知，UART控制器和IO端口由参考时钟(UART REF_CLK)驱动，同时控制器也需要连接APB总线时钟(CPU_1x clock)，UART REF_CLK和CPU_1x clock都是来自于PS时钟子系统。UART控制器的配置以及状态的获取由控制(Control)和状态寄存器(Status Registers)完成。另外，UART控制器不仅可以连接至MIO，也可以映射到EMIO，从而使用PL的端口来实现串口通信的功能。当UART控制器连接到MIO时，只有Tx(发送)和Rx(接收)两个引脚；而当连接EMIO时，除Tx和Rx引脚外，可选的还有CTSN、DSDN、DSRN等引脚，这些引脚用于串口的流控制，即调制解调器的数据通讯中。
UART控制器采用独立的接收和发送数据路径，每个路径包含一个64字节的FIFO，控制器对发送和接收FIFO中的数据进行串并转换操作。FIFO的中断标志支持轮询处理或中断驱动处理两种方式。另外，控制器中还有一个模式开关，支持RXD和TXD信号的各种环回配置。UART控制器内部框图如下图所示：

图 8.1.2 UART控制器内部框图

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