基于Nios II的UART与PC间的数据通信

　　接收寄存器Rxdata保存接收到的数据。新字符由RXD输入，完全接收后状态寄存器的接收准备好RRDY位置1。当从接收数据寄存器读取数据后，状态寄存器RRDY位清零。若RRDY位为1时，又有字符输入，则发生溢出错误，状态寄存器的接收溢出错误ROE位置1。不管前一个字符是否被读出，新字符总是传到接收数据寄存器。

　　发送寄存器Txdata上的字符数据由Avalon主控制器发送，当将字符写入发送寄存器时，发送准备好TRDY位为0;当将字符从发送数据寄存器传输到发送移位寄存器时，TRDY位置1。如果在TRDY位为0时将字符写入发送数据寄存器，结果是未知的。

　　状态寄存器Status的状态位反映UART内核状态情况。每个状态位与控制寄存器中的对应中断使能位相联系。状态寄存器可以在任何时候读取。

　　控制寄存器Control由控制UART内核操作的控制位组成，控制寄存器的每一位使能状态寄存器中对应位的中断。当状态位及其对应的中断使能位为1时，UART内核产生一个中断。

　　除数寄存器Divisor的值用于生成波特率时钟。

　　数据包结束字符Endofpacket由数据包结束符寄存其的值确定，以便可变长度的DMA传输。

　　UART内核的寄存器映射表如表1所列。

　　2 串行异步通信软件的实现

　　为了适应系统不同类型的需要，UART驱动程序提供两种方式：快速型和一般型。快速型驱动程序采用中断驱动方式，在设备不准备发送或接收数据时它允许处理器执行其他任务。由于UART数据率相对于处理器的速率较慢，快速驱动程序可以提供系统的处理性能。一般型驱动程序采用查询执行方式，它在发送和接收每个字符前等待UART硬件的指示。

　　对于Nios II处理器用户来说，Altera提供硬件抽象层HAL系统库驱动程序，HAL系统库API函数为Nios II处理器用户提供访问UART内核的完整特性。程序设计所涉及到的API函数如下：

　　(1) alt_avalon_uart_init

　　定义：void alt_avalon_uart_init(alt_avalon_uart_dev*dev，void*base，alt_u32 irq)

　　功能：用于初始化UART设备

　　(2) alt_avalon_uart_ioctl

　　定义：int alt_avalon_uart_ioctl(alt_fd*fd，int req，void*arg)

　　功能：处理基于HAL的程序请求设备指定的操作

　　(3) alr_avalon_uart_irq

　　定义：static void alt_avalon_uart_irq(void*context，alt_u32 id)

　　功能：处理UART的中断操作

　　(4) alt_avalon_uart_read

　　定义：int alt_avalon uart_read(alt_fd*fd，char*ptr，int len)

　　功能：从UART中读取数据

　　(5) alt_avalon_uart_write

　　定义：int alt_avalon_uart_write(alt fd*fd，const char*ptr，int len)

　　功能：写一组数据到UART

　　以上几个函数完全可以满足UART与PC之间的数据通信，需要注意的是如果一次传输的数据过长，必须重新设置ALT_AVALON_UART_BUF_LEN的值，以保证传输过程中数据的正确性。如果此值过小，则在传输过程中可能会造成数据的丢失。在设置输出终端时必须指定COM1/COM2端口，建立UART与PC之间的数据通路，用来接收从UART中发出的数据，同时通过这些端口从PC中发出数据到UART中。

　　本文所述的UART是基于Altera公司的一款主流低成本的FPGA，除了具有FPGA的优势之外，还因为其CPU本身是以软核的方式实现的，所以整个系统的功能可以根据需要进行功能定制，非常灵活。