万变不离其宗之ZYNQ串口介绍

导语

    串口是我们在设计程序中最常用的接口，串口是硬件系统运行状态的忠实打印者，可以完成数据的传输、log输出等功能。

1.串口介绍

          通信的两种方式：串行通信、并行通信

          串行通信方式分为：同步通信、异步通信

         关于传输方向：单工、半双工、全双工

UART（异步串行通信）

  

  

     ZYNQ的串口模块是一个全双工的异步接收和发送器，支持宽范围广的软件可编程模块，支持编程配置波特率和数据格式，同时提供自动的奇偶校验和错误检测方案，此外，还为APU提供了接收和发送FIFO。

      ZYNQ有两个UART器件，具有以下特性：

1.    可编程波特率发送器；
2.    64个字节接收和发送FIFO；
3.    数据位6，7或者8个比特位；
4.    奇，偶，空格，标记或者没有校验；
5.    1，1.5或者2个停止位；
6.    支持校验，帧和超限错误检测；
7.    支持自动回应，本地环路和远程环路通道模式；
8.    支持产生中断；
9.    在EMIO上，可以使用调制解调器控制信号CTS，RTS，DSR，DTR，RI和DCD；

2.系统框图

3.  ZYNQ串口简介

      ZYNQ PS端有两个串口，uart0和uart1。两个串口基本一样，只要学会了其中一个串口的配置，另一个串口也就照搬程序了。串口的硬件框图大致如下图所示：

如上图所展示的，一个串口有两个FIFO，接收和发送各用一个，FIFO的缓存能大大的提高串口的工作效率，并且减少CPU的干预。两个FIFO的宽度都为8bit，深度为64字节。

        当串口发送数据时，CPU/DMA通过总线将需要发送的数据写入TxFIFO中，硬件检测到FIFO中有数据或者数据到达一定数量就会往外发送数据直到TxFIFO为空。

        当串口接收数据时，硬件将数据缓存如RxFIFO中，当软件检测到RxFIFO有数据时CPU/DMA就通过总线去读取RxFIFO直到RxFIFO为空。对于串口发送，我们一个字节一个字节发送便可，已经足够我们日常使用。

这部分内容介绍比较少，请参考UG585文档

该应用笔记示例：中断实现串口接收不定长数

      接收的原理：中断实现串口接收不定长数

      第一种为RxFIFO阈值触发中断：这种中断首先是要给FIFO设置一个阈值，当RxFIFO中有效数据量大于等于阈值时，产生中断；

      第二种是接收数据超时（timeout）中断，使用过STM32的同学可能比较熟悉STM32中有一个串口的空闲中断，这里的接收数据超时中断和这个类似，如果在设定时间周期内没有接收到串口数据则产生超时中断。