UART接口通信实验：Nexys4板数据交换

"本次实验是关于串行接口的实践，主要使用UARTIP核在Nexys4或Nexys4DDR实验板上实现UART接口间的通信。实验目标是通过UART接口，当拨动开关时，将开关状态发送到另一端，并用LED灯显示接收的开关值；按下按键时，将按键位置码通过UART发送到另一端，同时在数码管上显示接收到的按键码。实验使用了9600bps的波特率，并涉及到中断处理和GPIO的配置。" 在这个实验中，我们关注的核心知识点包括： 1. **UART接口**：UART（通用异步收发传输器）是一种串行通信接口，用于设备间的数据传输。在这个实验中，UART被用于两个UARTIP核之间进行数据交换，波特率设定为9600bps，这意味着每秒传输9600位。 2. **UARTIP核**：UARTIP核是FPGA设计中的一种预定义模块，用于实现UART功能。它提供了发送和接收数据的逻辑，以及可能的中断功能。 3. **中断处理**：实验中使用了中断处理来响应GPIO（通用输入/输出）和UART事件。中断是处理器暂停当前任务，响应外部事件的技术。例如，当按钮被按下或UART接收新的数据时，会触发中断。 4. **GPIO配置**：实验中使用了Xilinx的AXI GPIO控制器，用于读取按钮状态和控制LED灯。`Xil_Out32`函数用于设置GPIO引脚为输入或输出模式，同时配置中断使能。 5. **中断服务例程(ISR)**：`My_ISR`函数是一个中断服务例程，当特定中断发生时，这个函数会被调用执行相应的处理。实验中，它可能用于处理按钮事件和UART接收中断。 6. **Xilinx I/O库函数**：如`xil_io.h`，`xintc_l.h`，`xgpio_l.h`和`xuartlite_l.h`包含的函数，它们提供了与FPGA外设交互的接口，例如初始化、读写操作和中断配置。 7. **程序源代码**：代码片段展示了如何初始化GPIO和UART，以及如何设置中断。`Xil_Out16`和`Xil_Out32`用于写入寄存器，`Xil_In32`可以用于读取。`Xil_Out32(XPAR_AXI_UARTLITE_3_BASEADDR+XUL_CONTROL_REG_OFFSET,...)`这行代码清除了UART的接收和发送FIFO，并使能了中断和FIFO。 8. **中断使能**：通过设置中断控制器的中断使能寄存器，如`XPAR_AXI_INTC_0_BASEADDR+XIN_IER_OFFSET`，可以开启特定外设的中断。 9. **信号指示**：实验中使用LED灯和数码管作为用户界面，实时显示开关和按键的状态，这是嵌入式系统常见的人机交互方式。 通过这个实验，学生不仅可以了解UART通信的基本原理，还能掌握在FPGA中配置和使用UARTIP核、GPIO以及中断处理的实践经验。这些技能对于理解嵌入式系统设计和实时数据传输至关重要。