实验三：IO接口编程
目录
一、实验目的
1.掌握ARM的GPIO，UART接口工作原理。
2.学习编程实现GPIO接口的控制及ARM和PC机的UART通信。
3.掌握ARM裸机下C语言编程方法。
二、实验内容
1.学习串行通信原理，了解串行通信控制寄存器。
2.实现I/O接口编程。
三、实验步骤
1.数码管实验
1.双击打开对应工程文件夹下的vivado project file
2.在File菜单下选择Export，点击包括比特流，点击OK
3.在File菜单下选择luanch SDK，打开SDK软件
4.新建工程并命名，类型选择Empty Application
5.在新建的工程中添加源文件，新建Source File
6.为文件命名，注意要跟上文件类型.c，点击Finish
7.补全seg_test.c文件中缺失的代码，添加至源文件中：需完成的功能：
使用开关控制右四位数码管显示数字0~9，当值大于9时，数码管无显示
其中开关从右至左为低位至高位，开关开状态为1，关状态为0，开关组成的2进制值对 应数码管上显示的十进制数值
8.点击保存,软件自动编译程序
9.用USB数据线将开发板2处接口与电脑主机连接，打开板子电源开关7，开发板1处拨码开关全部打到”on”
10.在vivado中点击左下角Open Hardware Manager，选择open target， 再选择Auto Connection
11.点击Program device，在弹出的窗口中找到工程的比特流，比特流文件在工程中的路径为：project_name/project_name.runs/impl_1/system_wrapper.bit，如下图，点击Program下载比特流到板子
12.运行程序
13.拨动开关，观察数码管上的显示
14.可使用debug调试程序，具体参见实验二
2.UART串口实验
1.双击打开对应工程文件夹下的vivado project file
2.在File菜单下选择Export，点击包括比特流，点击OK
3.在File菜单下选择luanch SDK，打开SDK软件
4.新建工程并命名，类型选择Empty Application
5.在新建的工程中添加源文件，新建Source File
6.为文件命名，注意要跟上文件类型.c，点击Finish
7.补全common_uart.c文件中缺失的代码，添加至源文件中，需完成的功能：
通过PL上的UART串口发送单个字符，接收后向串口回传该字符，若收到的字符为“x”，则退出程序
8.点击保存,软件会自动编译程序
9.用USB数据线将开发板2处UART接口与电脑主机连接，将5上方的USB口用双头USB线连接至主机，打开板子电源开关7
10.在vivado中点击左下角Open Hardware Manager，选择open target， 再选择Auto Connection
11.点击Program device，在弹出的窗口中找到工程的比特流，比特流文件在工程中的路径为：project_name/project_name.runs/impl_1/system_wrapper.bit，如下图，点击Program下载比特流到板子
12.计算机→管理，在设备管理器→端口里查看Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge对应的端口号
13.打开串口调试助手，将串口设置为该端口号，将波特率设为9600，其余配置不改变，然后打开串口
14.运行程序
15.在串口助手里，输入字符，点击TX发送，在左上方的框里看是否有接受到正确的字符
四、实验结果
| 数码管实验关键代码： |
| case 0 :a=0x3f; break; /*补全余下代码，定义data为1~9时对应的数码管值*/ case 1 :a=0x06; break; case 2 :a=0x5b; break; case 3 :a=0x4f; break; case 4 :a=0x66; break; case 5 :a=0x6d; break; case 6 :a=0x7d; break; case 7 :a=0x07; break; case 8 :a=0x7f; break; case 9 :a=0x6f; break; case 10 :a=0x77; break; } /*向数码管寄存器中写入值*/ XGpio_DiscreteWrite(&GpioOutput1,SEG_CHANNEL,a); return XST_SUCCESS;
|
| 数码管实验实验结果： |
|
|
实验现象：下面开关二进制对应1000，上面是数码管为8。当二进制开关拨动到对应十进制当中的10以外，数码管就不在亮起。
此外还增加了闪烁的功能。
| UART串口实验结果： |
实验现象解释：可以看到UART串口实验，当数据输x后，接收数据再增加。
五、实验总结
1．在进行数码管的实验当中，此外还增加了闪烁的功能，通过控制选择后，然后灯会交替闪烁。
2.在实验当中，深入了解了串口通信的原理，掌握了vivado和SDK的熟练使用。
3.掌握了编程实现GPIO接口的控制及ARM和PC机的UART通信，在实验当中发现其实C语言的逻辑思路和我们的汇编语言很相似，体会到了语言之间的融会贯通。
- 实验思考题
1.查看相关寄存器，思考怎么配置UART时钟信号？
设置mellcon寄存器的值可以设置时钟，改变ulcon的值可以配置UART时钟信号。
2.要实现控制数码管闪烁的功能，有什么办法可以完成？
1.向命令寄存器中写入“闪烁控制命令”
2.向命令寄存器中写入“下载数据并译码、Download命令”来完成，Download命令的第八位的D6可控制数码管的闪烁。