原创 串口通信的两种编程方式

在Quartus上进行简单的软核配置，增加串口的配置，命名为rs232。如下：

然后就可以在Nios上进行软件开发了。当然首先要先在Nios上built（建立）一下（才能出现system.h等文件，在xxx_syslib/Debug/system_description里面，xxx为工程名称），system.h的内容与软核的模块一一对应。一旦软核发生变化，就需要重新编译，重新产生system.h文件。

我想实现通过串口的PC与DE2通信，就是说DE2能发数据到PC机进行显示，PC能发数据到DE2上。

有两种不同的编程方法，第一种是利用寄存器操作，就是通过Nios内部的HAL库宏调用直接操作，这一种比较麻烦，源代码如下：

//UART发送一个字节子程序
void uart_send_byte(alt_u8 data)  
{
    alt_u16 status; //16位
   
    do{
        status=IORD_ALTERA_AVALON_UART_STATUS(RS232_BASE);//读取串口状态寄存器，0x40第六位为trdy--传送好没有
    } while(!(status&0x0040)); //等待发送完成
 
    IOWR_ALTERA_AVALON_UART_TXDATA(RS232_BASE, data);  
}

//UART发送多个字节子程序
void uart_send_string(alt_u8* str,alt_u16 len)
{   
    while(len--){
        uart_send_byte(*str ++);
    }
}

//UART接收子程序
alt_u16 uart_receive_byte(void)
{
    alt_u16 status; //16位
    alt_u16 temp;   //还是16位
   
    do{
        status=IORD_ALTERA_AVALON_UART_STATUS(RS232_BASE);
    } while(!(status&0x0080));      //等待接收完成
   
    temp=IORD_ALTERA_AVALON_UART_RXDATA(RS232_BASE);
   
    return temp;
}

//串口接收中断服务程序
void uart_ISR(void * context,alt_u32 id)
{
    alt_u16 temp = uart_receive_byte();  //通过uart_receive_byte将接收到的字符通过uart_send_byte
    uart_send_byte(temp);           //发回去回显
   
}

//串口中断初始化
int uart_init()
{
    IOWR_ALTERA_AVALON_UART_CONTROL(RS232_BASE, 0x0080);//接收中断使能
    IOWR_ALTERA_AVALON_UART_STATUS(RS232_BASE, 0x0);  //清状态标志
    IOWR_ALTERA_AVALON_UART_RXDATA(RS232_BASE, 0x0);  //清接收寄存器
    alt_irq_register(RS232_IRQ,NULL,(void *)uart_ISR);           //串口中断注册
   
    return 0;
}

int main()
{
    alt_u8* buffer = "Hello FPGA\n";

    
    if(!uart_init()){
        printf("uart init success\n");  
    } else {
        printf("uart init failed\n");  
    }
    
    uart_send_string(buffer, strlen(buffer));
        
     while(1){
    }  

    return 0;
}

这样就可以通过串口调试助手在PC机上收到DE2发来的"Hello FPGA “了。同时PC机可以发送数据给DE2，DE2收到后会马上传回PC进行回显。总之，是实现想要的功能了，虽然过程很繁琐。

第二种方法是直接调用C语言标准函数，程序如下：

int main()
{
    alt_u8* buffer = "Hello FPGA\n";
    FILE *fp;   //串口文件


    
    fp = fopen("/dev/rs232", "w");   
    if(fp){
       fprintf(fp, buffer);
    }      
    fclose(fp);

    return 0;

}

最后在PC机的串口调试助手输出结果如下：

第二种方法的确是简单了很多，不用管那些底层的寄存器操作，比如初始化啊什么的，直接打开设备文件（有一个问题，就是那个设备文件还不知道是放在哪里），输出就搞定了，不过我想这个过程要是打印不出就很难进行调试。这也许是这种方法的一个缺点吧，还有就是不知道那些寄存器的具体操作，就对这个软核的寄存器没有一个比较深入的了解，要使用更丰富灵活的功能也许就显得牵强了。所以最好知道两种方法怎么用，什么时候该用哪一种。

还有一个很无语的问题就是之前看了一个帖子（帖子链接http://blog.chinaaet.com/detail/7328.html），关了CPU的高速缓存。导致后来用第二种方法一直没有成功，甚至其他输出（jtag_uart，LCD1602等）都存在问题。我那些配置和程序都是按照师兄之前的来做，想了好久，后来才想起唯一不同的就是师兄没有关闭高速缓存，因为之前问师兄这个问题，他好像也不知道，马上果断开启，重新编译和建立，再次烧入，终于可以。其实是在做1602LCD开发时才发现这个问题的，之前串口弄了我两三天，一直存在问题，很郁闷，但是虽然这样，却让我接触和了解了更多的东西，对以后的开发过程是有益的。

所以觉得遇到一些莫名其妙的困难时，不要害怕和放弃，先尽力尝试解决，回顾整个过程，思考哪里可能出错，逐个排错，最后一定能够解决，即使一时半会解决不了，以后也有可能突然就很容易的解决了，而且这个解决错误的过程才是最重要的，太容易的东西不会留下深刻印象，也就不能学到东西。所以不要害怕失败，失败只是成功的累积。