基于MicroBlaze的RS232的开发与测试

只看该作者 · 2012-10-21 20:56

作为FPGA超级粉丝团中的一员，很荣幸成为电子创新网LX9开发板试用者的一员。本人在以前也使用过很多FPGA开发板，如基于XC3S500E FPGA的S3EStarter_ug230_bd以及基于XC3S400 FPGA的开发板，头一次接触Spartan6系列的FPGA，心中不免有些小小的激动。
随着基于MicroBlaze处理器的嵌入式技术的不断发展，SOPC系统已经逐渐成熟，向传统SOC及ASIC产业发起了挑战，由于SOPC硬件设计的灵活性，使得其具有一定的优势。并且EDK开发工具及第三方提供了众多IP核，可以大大缩短设计时间，加快产品面世速度，这对于日新月异的电子产品开发商来说是一个不小的诱惑。伴随Xilinx大学计划在中国的不断开展，其使用人群也有了很大的增长，但很多刚毕业的大学生对FPGA的认识还是仅仅限于使用的HDL实现简单的控制逻辑。对于熟悉MicroBlaze的人来说，控制器与上位机之间的通信是非常重要的环节，通常采用UART。LX9开发板充分考虑到这一点，并且设计了UART-USB的转换电路，给没有串口的笔记本电脑带来了很大的方便。

只看该作者 · 2012-10-21 20:56

本人首先通过编写简单的EDK程序对LX9开发板上的串口进行了使用。在使用串口之前，首先要在PC上安装相应的UART-USB驱动程序，按照说明文档，从安富利网站上下载相应的“CP210x_VCP_Win_XP_S2K3_Vista_7”驱动包，安装后，这个UART-USB设备就可以正常使用了。同时，为了与串口进行数据交换，要选择相应的串口调试软件，相信各位都使用过类似的软件，这里没有特殊要求，只要可以监视串口的运行状态就可以了。
开发一个带有RS232串口通信功能的MicroBlaze需要使用EDK工具组。首先通过XPS工具建立MicroBlaze的硬件结构，并对RS232的运行特性进行配置。由于XPS提供RS232相应的IP核，用户无需再编写串口通信协议，只需要对其进行相应的配置，如设置波特率、校验位等特性，使其满足设计要求即可。然后通过SDK工具为其编写相应的软件程序，用来完成对串口的操作。首先建立一个空工程，在界面左侧“IP Catelog”中选择“Communication Low-Speed”à“XPS UART(Lite)”，右键单击选择“Add IP”，使其成为MicroBlaze的一个外设，并且将其挂接在PLB总线上。操作界面如图1所示。

图1 XPS操作界面

然后在“Bus Interface”栏中右击“RS232”，选择“Configure IP”弹出配置界面，如图2所示。

只看该作者 · 2012-10-21 20:57

图2 RS232配置界面

对波特率和有效位数进行配置后，为MicroBlaze的各个设备分配基地址，从而在软件中可以对各个设备进行控制。
将整个硬件系统输出到SDK软件环境，接下来就将进行软件设计，对自己设计的这个处理器进行软件编程。这里只对RS232串口进行功能验证，建立一个简单的C Project，在主函数内输出“Happy to use S6 LX9 MicroBoad”。界面如图3所示。

图3 SDK软件编写环境

编译后，生成相应的.elf可执行文件，在XPS环境中将其和硬件比特流合并成一个下载文件，下载到FPGA内部，至此完成了一个简单的SOPC系统。
连接LX9开发板和PC机USB端口，打开串口调试软件，复位FPGA后，得到如图4出结果，与程序中一致。

图4 串口接收到的数据