S02_CH09_UART串口中断实验

S02_CH09_UART串口中断实验

本章的UART中断将在之前PL_PS中断和定时器中断上推导出来，因此本章有点难度，如果前两章还不是很熟悉的话，需要返回到前面两章把这两章的内容再次消化一下，再来学习本章的内容。本章的硬件工程可以直接使用定时器中断的硬件工程，因此此次试验就直接到SDK软件部分。

9.1 加载到SDK

Step1：打开定时器中断的工程。

Step2：导出硬件。

Step3：新建一个空SDK工程，并添加一个main.c的文件。

Step4：在main.c文件中添加以下程序，按Ctrl+S保存后自动开始编译。

/*

* main.c

*

*  Created on: 2016年6月26日

*      Author: Administrator

*/

#include <stdio.h>

#include "xadcps.h"

#include "xil_types.h"

#include "Xscugic.h"

#include "Xil_exception.h"

#include "xuartps.h"

//timer info

#define UART_DEVICE_ID      XPAR_PS7_UART_1_DEVICE_ID

#define INTC_DEVICE_ID      XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID

#define UART_IRPT_INTR      XPAR_XUARTPS_1_INTR

static XScuGic Intc; //GIC

static XUartPs Uart;//uart

static void UartIntrHandler(void *CallBackRef)

{

    XUartPs *InstancePtr = (XUartPs *) CallBackRef;

u32 IsrStatus;

u32 ReceivedCount=0;

u32 CsrRegister;

/*

* Read the interrupt ID register to determine which

* interrupt is active

*/

IsrStatus = XUartPs_ReadReg(InstancePtr->Config.BaseAddress,

   XUARTPS_IMR_OFFSET);//e0001000+10=regaddr=e0001010

IsrStatus &= XUartPs_ReadReg(InstancePtr->Config.BaseAddress,

   XUARTPS_ISR_OFFSET);//e0001000+14=regaddr=e0001014

/* Dispatch an appropriate handler. */

if((IsrStatus & ((u32)XUARTPS_IXR_RXOVR | (u32)XUARTPS_IXR_RXEMPTY |

(u32)XUARTPS_IXR_RXFULL)) != (u32)0) {

CsrRegister = XUartPs_ReadReg(InstancePtr->Config.BaseAddress,//判断FIFO触发标准位

XUARTPS_SR_OFFSET);//e0001000+2c=regaddr=e000102c

while((CsrRegister & XUARTPS_SR_RXEMPTY)== (u32)0){//读取FIFO中所有数据

//InstancePtr->ReceiveBuffer.NextBytePtr[ReceivedCount] =//每次循环读取1byte

;

XUartPs_WriteReg(InstancePtr->Config.BaseAddress,//每次循环发送读取到的数据

   XUARTPS_FIFO_OFFSET,

   XUartPs_ReadReg(InstancePtr->Config.

  BaseAddress,

  XUARTPS_FIFO_OFFSET));

ReceivedCount++;//计数

CsrRegister = XUartPs_ReadReg(InstancePtr->Config.BaseAddress,

XUARTPS_SR_OFFSET);

}

}

printf("this time ReceivedCount=%d ",ReceivedCount);

XUartPs_WriteReg(InstancePtr->Config.BaseAddress, XUARTPS_ISR_OFFSET,

IsrStatus);

}

void SetupInterruptSystem(XScuGic *GicInstancePtr,

XUartPs *UartInstancePtr, u16 UartIntrId)

{

        XScuGic_Config *IntcConfig; //GIC config

        Xil_ExceptionInit();

        //initialise the GIC

        IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);

        XScuGic_CfgInitialize(GicInstancePtr, IntcConfig,

                        IntcConfig->CpuBaseAddress);

        Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,

                    (Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,//connect to the hardware

                    GicInstancePtr);

        Xil_ExceptionEnable();

        XScuGic_Connect(GicInstancePtr, UartIntrId,

                        (Xil_InterruptHandler)UartIntrHandler,//set up the timer interrupt

                        (void *)UartInstancePtr);

        XScuGic_Enable(GicInstancePtr, UartIntrId);//enable the interrupt for the Timer at GIC

        XUartPs_SetInterruptMask(UartInstancePtr, XUARTPS_IXR_RXOVR/* | XUARTPS_IXR_TXEMPTY | XUARTPS_IXR_TNFUL*/ );

       // XUartPs_EnableUart(UartInstancePtr);//enable interrupt on the timer

        Xil_ExceptionEnableMask(XIL_EXCEPTION_IRQ); //Enable interrupts in the Processor.

    }

int main()

{

XUartPs_Config *UartConfigPtr;     //timer config

//    printf("------------START------------- ");

     UartConfigPtr = XUartPs_LookupConfig(UART_DEVICE_ID);

     XUartPs_CfgInitialize(&Uart,UartConfigPtr,UartConfigPtr->BaseAddress);

     //set up the interrupts

     SetupInterruptSystem(&Intc,&Uart,UART_IRPT_INTR);

     while(1);

     return 0;

}

Step4：右击工程，选择Debug as ->Debug configuration。

Step5：选中system Debugger,双击创建一个系统调试。

Step6：设置系统调试。

打开系统自带的窗口调试助手，点击运行按钮开始运行程序。

系统运行结果如下图所示：

9.2 程序分析

本章的程序与之前两章的程序都大同小异，一些函数都在我们之前两章中看到和介绍过。

首先我们先介绍下面三个宏定义。

第一个是我们的UART的设备ID，第二个是我们中断的设备ID，第三个是UART的中断号。

把鼠标停留在UART的中断号上，按下F3跟踪它，经过两次跟踪后，得到UART的中断号如下图所示：

我们可以在ug585中查看一下中断号82是否是串口中断。

可以看到，确实是串口中断，高电平触发。

再来看看main函数中的内容。首先依然是通过查找配置程序来获取串口的硬件配置。我们跟踪这个程序，看看他获取的配置是什么。

这个程序还是从一个配置表数组中查找的配置文件，继续往下剥离，看一看这个数组中的内容。

可以看到，这个数组里存放的是UART的设备ID，UART的基地址，时钟频率和一个不知道什么作用的对象。后两个参数是我们没用到的，因此就略过了。前两个都是我们在硬件工程中添加了中断后，系统自动生成的。

接下来还是一个熟悉的函数，对UART进行了初始化。可以看到这个函数的第一个参数指向了定义的UART指针，我们就跟踪一下这个指针。

我们发现它指向了一个结构体，那么我们继续跟踪看看结构体中内容。

这个结构体中的内容比较多，第一个对象是我们UART硬件的一些配置，它指向的是一个结构体。那么就来看看这个结构体吧。

可以看到，这些就是刚才我们查找配置程序获取到的硬件参数。

回到XUartPs结构体的分析。第二个对象是输入时钟频率，第三个是设备是否初始化并准备好，第四个是波特率，第五个是两个buffer,一个发送的一个接收的。挑选一个参看一下。

接着第七个是一个Hander,第八个是一个回掉函数，最后一个是platform具体是什么意思不得而知。

回到初始化程序。我们来看看这个函数与之前有什么不同了。

一开始是一长串的初始化，如下图所示：

接下来的这个函数是一个用于判断芯片类型的函数。

接下来，程序将Instance(也就是我们的UART硬件)的标志设置为XIL_COMPONENT_IS_READY，表明此时UART已经可以使用了。

接下来，程序将UART的波特率设置为了115200。

接下来的这一句是读取UART的模式寄存器。

我们可以来看看读取的什么内容，把鼠标停放在这个函数的上方，看到函数显示出了这个函数的原函数。

与我们定时器实验中讲到的读写寄存器的函数差不多，第一个参数是UART的基地址，这在我们一开始的分析中就提到过，我们反回去看看UART的基地址是多少。

可以知道，此处的基地址为0xE000100，直接计算：E0001000+0x0004= E0001004。打开ug585查看下这个寄存器的介绍。

可以看到，这是一个UART的模式寄存器，通过这个寄存器可以设置串口的数据位宽，有无停止位和奇偶校验位等信息。

再来看看下一句程序。这句是对刚才读出的寄存器的一个运算。

首先得到方框中这三个参数的值。这里我们已经查看程序得知这三个值分别为：6，A0，38。然后进行运算：ModeRegister=E0001004 & (~(6|A0|38))=E0001004 & 11 =0。

接下来的这一句也是一个运算，不多讲，直接运算。ModeRegister=0|(0|0|20)=20。

这段程序就是一个写寄存器的功能了。看看这个函数的原函数。

由此得出，这个函数读写的地址为刚才模式寄存器的地址，写入的数据就是运算得出的20h。参照刚才ug585里的模式寄存器说明，显而易见，经过这段程序之后，把UART设置为了8个数据位，1个停止位和无奇偶校验位的模式。

接下来的还有3个写寄存器的程序，分析方法与刚才的一致。这里就只给出它们实现的功能。分别是：设置UART的RX FIFO在8bit处触发、设置UART的超时为1（4个字符时间）、禁止所有中断轮询模式为默认的样式。

回到main函数的分析当中，接下来的函数实现的是建立起中断的功能，这个函数在我们上一章也进行过详细的讲解。这里我们关注一下下面这个函数。

当我们运行XScuGic_Connect这个函数的时候，实际运行的就是这个回调函数。这个函数也是真正实现UART发送与接收功能的函数。可以看到这个程序是通过读写寄存器的方式来工作的，我们可以用刚才我们讲到的方法对其进行分析，在程序中，我们也给出了分析的过程。大家可以认真的去看一看。

9.3 本章小结

本章主要详细的分析了UART中断的实现过程，通过本章，我们重点需要掌握的是怎样分析一个问题的方法。通过这几张中断部分的讲解，我们应该做到对中断部分得心应手的程度。