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基于usart的arm与fpga通信实验
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版本 日期 作者 修改内容
V1.0 2020-07-01 gingko 初次建立

实验十二: UART通信实验

一、 实验目的与意义

  1. 掌握UART协议及实现方法。
  2. 掌握QuartusII的使用方法。

二、 实验设备及平台

  1. iCore4 双核心板点击购买
  2. iTool3(串口TTL)点击购买
  3. Blaster(或相同功能)仿真器。
  4. Micro USB线缆。
  5. Keil MDK 开发平台。
  6. Quartus开发平台。
  7. 电脑一台。

三、 实验原理

  • UART(通用异步收发器)是一种通用串行数据总线,用于异步通信,可实现全双工传输和接收,是做硬件开发时常用的一种硬件接口。USART(通用同步异步收发器)在UART的基础上增加了同步功能,即USART是UART的增强型,异步通信的时候和UART没有区别。
  • UART通信具有两根信号线,一根用于发送数据,一根用于接收数据。然而数据的传输是按照字节进行传输的,因此在发送时需要将并行数据转换成串行数据,接收时需要将串行数据转换成并行数据。
  • UART通信传输是以帧位单位的,每帧数据有4部分构成:起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。以8位字长的串口发送数据帧为例,其帧协议如图16.1所示,从图中可以看到,初始状态时,传输线上为高电平,在持续一个比特的低电平之后,是发送的有效数据。之后是至少一个比特高电平的停止位。

图12-1

  • 在UART通信中有一个重要的参数,即波特率,它表征了串口的传输速度,表示1秒内传输的二进制位的个数,波特率越大速度越快,反之,越慢。
  • UART接线原则:RX←—→TX,TX←—→RX。
  • 本实验通过FPGA建立的USART模块对外提供RXD、TXD接口,与STM32的TXD、RXD串口I/O相连接,Commix串口精灵与STM32连接,实现三者之间的通信。本实验中,Commix串口精灵向STM32发送数据,STM32的RXD端口接收数据,然后,通过TXD端口把数据发送至FPGA,STM32起到一个桥梁作用。程序运行后,FPGA定时向STM32发送数据,经过STM32发送至串口精灵显示出来。下图为实验原理图。

图12-2

五、实验步骤

  • 1.把仿真器与iCore4的SWD调试口连接(直接相连或者通过转换器相连);
  • 2.将USB-Blaster与iCore4的JTAG调试口相连;
  • 3.将跳线帽插在USB_UART;
  • 4.把iCore4(USB_UART)通过Micro USB线与计算机相连,为iCore3供电;
  • 5.打开Commix串口精灵,找到对应端口打开。操作如下图。

图12-3 图12-4

  • 6.打开QuartusII开发环境,并打开实验工程;

图12-5

  • 7.将FPGA程序下载至iCore4上;
  • 8.打开Keil MDK开发环境,并打开实验工程;

图12-6

  • 9.将ARM程序烧录到iCore4上;
  • 10.在串口精灵上输入串口命令,观察实验现象;

六、实验现象

  • 按照下表发送串口命令,输入对应的命令并发送后,对应的FPGA和ARM灯亮,同时,串口精灵上定时接显示:GINGKO\CR。
串口发送命令格式 ARM_LED现象 FPGA_LED现象
ledr\cr\lf 红灯亮 红灯亮
ledb\cr\lf 蓝灯亮 蓝灯亮
ledg\cr\lf 绿灯亮 绿灯亮
基于usart的arm与fpga通信实验.txt · 最后更改: 2022/03/22 10:29 由 sean