片上系统课程设计

片上电子信息系统

课程设计指导书

一、课程设计目的和要求

设计一个片上电子信息系统，培养工程实践创新能力。在相关课程知识的拓宽、提高和综合应用的基础，强化培养理论联系实际能力、系统设计能力、实际动手能力。

二、课程设计方式

学生在教师指导下按照设计题目和任务，认真分析、查找资料，按照各阶段基本要求，按时完成各项内容。

十四周：星期二、三下午3:00。。。星期四、五下午9:00

十五周：暂定上午

三、课程设计任务

任务一

在开发板FPGA内部实现一个Microblaze软核，通过对其外设GPIO编程使开发板上的6盏LED灯闪烁。

头文件

#include "xparameters.h"

#include "xgpio_l.h"

参考函数

1．XGpio_mSetDataDirection(BaseAddress, Channel, DirectionMask)

此函数用于设置GPIO的方向。

参数说明：

BaseAddress：GPIO的基地址，可从xparameters.h头文件获得，下同。Channel：GPIO通道（1或者2）选择，针对本实验，此参数固定为1，下同。DirectionMask：GPIO输入输出选择，1选择输入，0选择输出。

无返回值

2．XGpio_mSetDataReg(BaseAddress, Channel, Data)

此函数用于往GPIO置数，GPIO会输出用户设置的数据。

参数说明：

BaseAddress：GPIO的基地址

Channel：GPIO通道（1或者2）选择

Data：写入寄存器的数据

无返回值

任务二

PC机通过串口RS232控制6盏LED灯，如果上位机发送‘1’（char），则LED亮，并且FPGA通过串口给PC机发送字符串“LED ON！”，否则LED灭，FPGA通过串口向PC 机发送字符串“LED OFF！”。//串口助手

头文件

#include "xparameters.h"

#include "xuartlite_l.h"

#include "xgpio_l.h"

参考函数

1．XGpio_mSetDataDirection(BaseAddress, Channel, DirectionMask)

参数说明：

BaseAddress：GPIO的基地址

Channel：GPIO通道（1或者2）选择

DirectionMask：GPIO输入输出选择，‘1’选择输入，‘0’选择输出

无返回值

2．XGpio_mSetDataReg (BaseAddress, Channel, Data)

参数说明：

BaseAddress：GPIO的基地址

Channel：GPIO通道（1或者2）选择

Data：写入寄存器的数据

无返回值

3．XUartLite_SendByte(BaseAddress, Data)

此函数作用是往串口发送数据。

参数说明：

BaseAddress：Uart Lite的基地址

Data：uart发送的8bits数据

无返回值

4．XUartLite_RecvByte(BaseAddress)

此函数作用是从串口接受数据。

参数说明：

BaseAddress：Uart Lite的基地址

返回值：8bits uart接收的数据

任务三

上位机通过串口向FPGA发送不多于4个字符（char）的10进制数，各个数据之间以空格键分隔，以回车键结束。然后在Microblaze内部进行最简单的FIR滤波，将数据与其前一个数据相加，即y(n) = x(n) + x(n-1)，然后以字符型的10进制数输出，数据之间依然以空格分隔。

头文件

#include "xbasic_types.h"

#include "xparameters.h"

#include "xstatus.h"

#include "xuartlite.h"

#include "xuartlite_l.h"

函数说明

1．XUartLite_SendByte(BaseAddress, Data)

参数说明：

BaseAddress：Uart Lite的基地址

Data：uart发送的8bits数据

无返回值

2．XUartLite_RecvByte(BaseAddress)

参数说明：

BaseAddress：Uart Lite的基地址

返回值：8bits uart接收的数据

任务四（选作）

在程序的主循环中使LED灯闪烁。同时监听串口中断，如果串口上有接收数据，则把数据转发回PC机串口。需要使用Microblaze中断方式。

头文件

#include "xparameters.h"

#include "xintc.h" // interrupt controller

#include "xuartlite_l.h" // uart

#include "xgpio_l.h" // gpio

函数说明

1 microblaze_enable_interrupts();

使能microblaze全局中断，在程序开头调用。

2 XIntc_RegisterHandler(XPAR_OPB_INTC_0_BASEADDR, \

XPAR_OPB_INTC_0_UART0_INTERRUPT_INTR, \

(XInterruptHandler)uart0_int_handler, \

(void *)XPAR_UART0_BASEADDR);

注册中断处理函数。XPAR_OPB_INTC_0_BASEADDR为OPB_INTC的地址，XPAR_OPB_INTC_0_UART0_INTERRUPT_INTR为中断屏蔽位，uart0_int_handler为中断函

数名，XPAR_UART0_BASEADDR为中断源外设地址。这些宏可从xparameters.h

头文件获得，下同。

3 XIntc_mMasterEnable(XPAR_OPB_INTC_0_BASEADDR);

使能INTC (中断控制器)。参数为OPB_INTC的地址。

4XIntc_mEnableIntr(XPAR_OPB_INTC_0_BASEADDR, \

XPAR_UART0_INTERRUPT_MASK) ;

INTC 中断允许位设置。参数分别为OPB_INTC的地址和中断掩码。

5 XUartLite_mEnableIntr(XPAR_UART0_BASEADDR);

UART本身中断允许。参数为UART地址。

6XUartLite_mIsReceiveEmpty(XPAR_UART0_BASEADDR)

判断UART的数据是否读空。参数为UART地址。返回值1表示已经读空。

提示：

Microblaze会自动完成保护现场、返回时恢复现场等处理，我们主要把精力放在中断处理程序（ISR）的编写即可。

整个流程可以简单归纳为：

1 中断使能

2 注册ISR

3 开中断

可以参考两个文档：Microblaze中断管理.pdf和opb_intc参考.pdf，其中opb_intc 是microblaze中管理中断的外设。