基于Nios+Ⅱ的UART及PC间的数据通信.pdf

《电子技术》2007年第7、8期 ios 基于N 崔 坤 张文明 王 滨 沈阳大学机械工程学院(110044) 摘 要 以Altera公司的FPGA芯片为例，实现了基于NiosII的UART与Pc间的数据通信，首先简 要介绍了NiosII软核处理器的特点，详细说明了基于NiosIl软核处理器的uART工作原理及其寄存 器的内容描述，在软件设计部分采用API函数描述了实现数据通信的几个主要函数。 关键词 NjosII UARTAPI F1I订，微控制器系统在国民经济和人民生活中得到 高电 了广泛的运JH，而数据传输、lk仍足一个很重要的领域。 低电 对于那些与计算机相距不远的人——机交换设备和串行 起 数 检 存储的外部殴备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等 始 据 验 位 位 位 来说，采用串行通信方式交换数据已非常普遍。 Nios 图l 串行异步通信字符代石15传输格式 II系列嵌入式处理器使用32位的指令集结构 ISA，完全与二进制代码兼容，它是Altera公司的第二代多种传输模式，以适应不同外设要求。基本传输模式足 软核嵌入式处理器，性能超过200DMIPs。允许设计者在主从外设之间进行单字节，半字或字的传输。A、，ALON 在很短的时间内构建一个完整的可编程芯片系统，风险 总线还支持一些高级传输模式，例如支持流操作，支持 和成本比中小规模的AsIC小。这种开发方式特别适合延时操作， 支持多个主设备同时访问。带AValon接Lj 设计针对网络、电信、数据通信、嵌入式和消费市场的 的UART内核为AltemFPGA上的嵌入式系统合外部设 各种嵌入式应用。 备提供了串行字符流的通信方式，内核执行Rs．232协议 本文基于以上这些特点，从硬件和软件两个方面探 时序，由于大部分AlteraFPGA系列上的I／o引脚不遵循 讨了基fCycloneII系列EPlCl2Q240C8与Pc的通信方Rs．232电压电平规范，如果通过I峪．232连接器的信号 案。 直接与FPGA相连，可能会损害器件。为了满足RS一232 1 串行异步通信的硬件接口 头间需要连接一个外部电平转换器。uART内核结构框 通用异步收发器，简称UART，能把字符的并行代 码变换成串行代码发送出去，而且也能把这种格式的串 用MaXiln公司生产的MAx3232型收发器。 行代码接收下来，并且转换成相应的并行代码。串行异 步通信协议中字符代码传输格式如图l所示。在没有传 送代码时，通信线会一直处于逻辑l状态，而传送时， 端口写数据到发送数据寄存器。在当前不进行串行发送 数据两头必须加上起始位和停止位。起始位总是逻辑O 移位操作时，发送移位寄存器自动从发送数据寄存器中 状态。停止位总是逻辑l状态，其持续时间可选为1位、 转入数据。发送移位寄存器直接连接到D①输出。数据 1．5位或2位。数据的低位在前，但根据不同的编码规则， 最低有效位先从TxD移出。发送数据寄存器和发送移位 数据可能有5位、6位、7位或8位。图l中的校验位可寄存器提供双重缓冲。主控制器可以在前一个字符正在 根据需要选择奇校验、偶校验或不要校验位。 移出时将新数值写入发送数据寄存器，并可通过读出状 1．1 UART内核综述 态寄存器的发送准备好位TRDY、发送移位寄存器空位 眦oN总线是一种结构相对简单的总线，用于连 TMT和发送溢出