（基础篇）S05-CH07-Uart-Interrpt

软件版本:VIVADO2017.4

操作系统:WIN10

硬件平台: ARTIX-7 系列开发板

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7.1 概述

      前面两章我们详细的对中断系统的代码和设计流程进行了介绍，这一章我们将继续学习中断系统，这一章将为大家讲解串口中断的设计方法。串口中断、定时器中断、按键中断是用的比较多的三种中断方式，熟练的掌握这三种中断的设计，那么就可以称得上对中断设计已经掌握了。

7.2 硬件工程搭建

Step1:创建一个新的vivado工程，命令为System.

Step2:将第一章生成的tcl文件复制到当前文件目录中来，然后使用tcl创建一个BD文件。

Step3:点击IP添加图标，输入关键字intc，添加一个intc。

点击Run connection Automation，然后直接单击OK。

Step4：连接intc的Interrupt和MicroBlaze的INTERRUPT。

Step5：连接UART的中断输出引脚和intc的中断输入引脚。

Step6:选中top.bd，右单击然后选择Generate Output Products。

Step7:选中top.bd，右单击然后选择Create HDL Wrapper，在弹出来的窗口中直接点击OK。

Step8:添加约束文件。

Step9:单击 产生Bit文件。

Step10:生成Bit文件之后，单击File-Export-Export Hardware。单击File-Launch SDK。

7.3软件设计

Step1:单击File-New-Application Project开始创建一个SDK工程。

Step2:在新弹出来的窗口中，输入工程名字Uart_Interrupt(注意不能有非法字符)。

Step3:单击Next,然后在左侧选择Empty Application（空白工程），最后选择Finish。

Step4：在我们提供的源代码中，找到sdk_src文件夹，然后复制里面的sys_intr.h，sys_intr.c，UART_intr.h，UART_intr.c，main.c文件。

Step5：选中Uart_Interrupt下的src，然后按Ctrl+V将刚才复制的文件拷贝到工程中。

Step6:选中SDK工程文件，右单击选择Debug as-Debug configuration。

Step7:在弹出来的新窗口中，双击下图圈出部分，然后勾选箭头所示参数

Step8:单击APPly,然后单击Debug(进行这一步之前，先给开发板上电)。

Step9：在下图所示区域找到SDK Terminal，然后单击加号图标

Step10:单击加号图标之后，再新弹出来的窗口中设置好对应的端口号和波特率，然后单击OK。

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7.4 程序分析

      从实验效果可以看到，本章的程序是使用串口中断做了一个回传的实验。现在，我们就来看看，我们是如何实现回传的呢？首先，我们看看整体的程序框架：

      这个程序的框架还是和之前两个程序是大体一致的，也是遵循我们提出的中断的设置流程，里面有些函数在之前已经对其进行过介绍，在此处就不再重复的进行讲解。一开始仍然是UART的初始化函数，这个与之前的也是类似，直接看到Uart_SetupIntrSystem这个函数，其原函数如下图所示：

     子函数还是熟悉的子函数，这次变了个回调函数，回调的参数变为了Uart的实例。我们还是只看改动部分，看看这个回调函数实现了一个什么功能：

     这个函数是本章程序的精髓所在，从上图中可以看到本章使用了两个比较陌生的函数XUartLite_ReadReg和XUartLite_WriteReg。首先我们看到XUARTLite_ReadReg这个函数，先看看其原函数：

     可以看到这个函数是XUartLite_In32这个子函数进行了重定义，他的作用是从UART的寄存器中读取一个值。读取的这个值是一个32bit的值。第一个参数是Uart的基地址，第二个是寄存器的偏移地址。那么，我们如何得知这个寄存器的具体含义呢？这个时候我们还得借助官方的IP手册。下面介绍如何获取IP的指导手册：

1. 在VIVADO工程的BD硬件原理图中找到要查找的IP的图标

2、在弹出来的IP参数设置界面，点击Documentation，然后选择Product guide

之后系统就会自动查找到相应的指导手册，如下图所示：

在这里面找到关于寄存器的定义：

       在这里，可以看到Uart有四个寄存器，0h是接收数据FIFO寄存器，04h是发送FIFO寄存器，08h是状态寄存器。0ch是控制寄存器。然后我们回到程序中来，看看程序中是如何操作的。

可以看到，这里先读取了状态寄存器中的内容，我们看看手册中对这个寄存器的详细的描述：

      从上图中可以知道这个寄存器是用于存储接收和发送的一些FIFO的标志，其中关注第0位，这一位是用来检测接收端FIFO的数据是否有效。继续回到程序的分析。

      这里将刚才读取的状态寄存器的值与0x01进行与操作，可以猜出这一步的作用是为了检测接收FIFO中的数据是否有效，只有当有效状态时，才可以进行下一步的操作，相当于一个开关的操作。

      在接下来的这一段程序操作当中，可以看到一开始程序先读取了一部分接收FIFO中的数据，将鼠标放置在XUL_RX_FIFO_OFFSET上可以看到这个偏移量为0，这个偏移量就是我们刚才提到过的接收数据FIFO寄存器，其定义如下图所示：

      从上图可知，Uart一次接收的数据为1个字节。也就是说Uart的数据传输是一个字节一个字节进行传输的。

      继续程序的分析，图中圈出部分可知，接收了一个字节的数据之后，程序马上将这一个字节的数据发送了出去，同样的，发送寄存器也是一个字节传输：

      将数据发送出去之后，再次读取状态寄存器中的数值，刷新isrStaus的值。整体来回顾一下这个回调函数，也就是说当系统检测到Uart中断之后，系统先开始接收数据，然后再把这段数据再发送出去。这一段操作，实际上应该是发生在我们往Uart发送数据时，此时Uart会产生中断，这时才是Uart正式开始数据接收的过程。

      回到Uart_SetupIntrSystem函数的分析之中，看到最后一个函数XUartLite_EnableInterrupt，顾名思义，此函数的功能是允许Uart的中断输出，其函数原型如下图所示：

      可以发现，其实质也是写寄存器的操作，这里其寄存器的偏移地址为十进制数12，换算成十六进制，也就是(0c)h,参照之前的寄存器定义，可知这是往控制寄存器中写入一个32位的数据0x10，具体代表什么意思，请看下面的寄存器定义：

      此处我已经把0x10这位圈出来了，这一位的作用是使能中断，与我们之前的分析一致。至此，整个程序已经分析完了，本章节的程序还算是比较简单。

7.5 本章小结

      本章为大家介绍了串口中断的设计方法，至此，中断部分的讲解就全部完成了。本章最后还为大家介绍了如何获取官方的IP指导手册，这一技巧在以后的设计中尤为重要，大家一定要熟练的掌握。