微机原理实验并行IO接口设计

微机原理实验三

并行I/O接口实验

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一、 实验目的

1. 掌握GPIOIP核的工作原理和使用方法

2. 掌握中断控制方式的IO接口设计原理

3. 掌握中断程序设计方法

4. 掌握IO接口程序控制方法：中断方式、查询方式、延时方式

二、 实验任务

按键输入，并显示到console

用中断、查询两种方式实现按键输入，将结果显示到console窗口。

三、 硬件电路

AXI总线IrqAXI INTCIntr1AXIInterrupt总线接口MicroBlazeAXI总线接口Intr0AXI总线接口GPIOInterrupt8位switchAXI总线接口GPIO4位button

四、 硬件实现步骤

1. 创建一个最小系统，启动XPS，并打开xmp工程文件。

2. 添加和配置GPIO IP核。

3. 添加和配置AXI Interrupt Controller IP核。

4. 产生外部GPIO连接。

引脚约束

五、 中断方式、查询方式

1. 中断方式设计思路 主程序开放microBlaze INTC，GPIO中断，不停地检测输出标志是否为1，是则输出数据到console，并将输出标志设置为0。中断服务程序读取数据（或输出数据）并设立输出标志位为1。

通过中断方式读入开关的状态，由于按键仅短暂的时间维持高电平，并且还具有抖动，因此需在中断服务程序内读入按键状态，并且为消除按键回弹产生的中断，需在中断服务程序内部暂时关闭中断，并且延时一段时间再打开中断。

2. 查询方式设计思路

主程序不停地读取GPIO和ISR寄存器，当对应位为1时，读取GPIO的数据寄存器并输出到console（xil_printf函数实现，头文件为”stdio.h”），并写ISR相应位。数据寄存器的读取通过函数Xil_In实现，而ISR相应状态为的写通过函数Xil_Out实现。

六、 软件实现流程

1. 中断方式主程序实现

对各个设备进行初始化，并且开放相应的中断，注册中断服务程序以及开关状态显示等。然后通过读取中断标志进入相应中断服务程序处理中断，并在console打印相关信息。

2. 查询方式程序实现

通过不断地读取GPIO和ISR寄存器，当状态发生变化时读取数据寄存器并输出到console，并写ISR相应位。

七、 软件源代码

1. 中断方式源代码

#include\"xparameters.h\" #include\"xgpio.h\" #include\"xintc.h\" #include\"stdio.h\" voidInitialize(); voidDelay_50ms();

voidPushBtnHandler(void *CallBackRef); voidSwitchHandler(void *CallBackRef); XGpio Btns,Dips;//按键BTNS外设变量 XIntc intCtrl;//定义一个XINTC外设变量 int pshBtn,pshDip; int state1,state2; intmain() {

Initialize();

xil_printf(\"\\r\\nRunning GpioInputInterrupt!\\r\\n\"); while(1)

{ }

return 0 ; }

voidInitialize() {

XGpio_Initialize(&Dips,XPAR_DIP_DEVICE_ID); XGpio_SetDataDirection(&Dips,1,0xff);

XGpio_Initialize(&Btns,XPAR_BUTTON_DEVICE_ID); //初始化按键实例，设定其为输入方式

XGpio_SetDataDirection(&Btns,1,0xff);

XIntc_Initialize(&intCtrl,XPAR_AXI_INTC_0_DEVICE_ID); //intCtr1实例

XGpio_InterruptEnable(&Btns,1);

XGpio_InterruptGlobalEnable(&Btns);//GPIO中断使能 XGpio_InterruptEnable(&Dips,1); XGpio_InterruptGlobalEnable(&Dips);

XIntc_Enable(&intCtrl,XPAR_AXI_INTC_0_BUTTON_IP2INTC_IRPT_INTR); XIntc_Enable(&intCtrl,XPAR_AXI_INTC_0_DIP_IP2INTC_IRPT_INTR);//中断控制器的中断源使能

XIntc_Connect(&intCtrl,XPAR_AXI_INTC_0_BUTTON_IP2INTC_IRPT_INTR,

microblaze_enable_interrupts(); //允许处理器处理中断

microblaze_register_handler((XInterruptHandler)XIntc_InterruptHandl

(XInterruptHandler)PushBtnHandler,(void*)0);

(XInterruptHandler)SwitchHandler,(void*)0); //注册中断服务函数

XIntc_Connect(&intCtrl,XPAR_AXI_INTC_0_DIP_IP2INTC_IRPT_INTR,

if(pshBtn) { }

if(pshDip) { }

xil_printf(\"Switch Interrupt Trigger!!!the state is pshDip=0;

xil_printf(\"Button Interrupt Trigger!!!the state is pshBtn=0;

0x%X\\n\\r\",state1);

0x%X\\n\\r\",state2);

er,(void*)&intCtrl);

XIntc_Start(&intCtrl,XIN_REAL_MODE);//启动中断控制器 }

voidDelay_50ms() { int i;

for(i=0;i<5000000;i++); }

voidPushBtnHandler(void *CallBackRef) {

state1=XGpio_DiscreteRead(&Btns,1);//按键状态值读取 pshBtn=1;

XGpio_InterruptDisable(&Btns,1); // 暂时禁止button中断 Delay_50ms();

XGpio_InterruptClear(&Btns,1); //清除中断标志位 XGpio_InterruptEnable(&Btns,1);//再次开放按键中断 }

voidSwitchHandler(void *CallBackRef) {

state2=XGpio_DiscreteRead(&Dips,1); pshDip=1;

XGpio_InterruptClear(&Dips,1); }

2. 查询方式源代码

/*

* chaxun.c *

* Created on: 2015-12-1 * Author: Administrator */

#include\"xparameters.h\" #include\"stdio.h\" #include\"xil_io.h\" #include\"xil_types.h\"

#define btn_data 0x40000000//数据寄存器地址 #define btn_ctr 0x40000004//控制寄存器地址 #define btn_status 0x40000120//中断状态寄存器

void Delay_50ms();

short pshBtn; int main(void) {

short btn;

xil_printf(\"\\r\\nRunning GpioInput Test!\\n\\r\"); Xil_Out8(btn_ctr,0xff); pshBtn=0x00; while(1) {

pshBtn=Xil_In8(btn_status); if(pshBtn) {

btn=Xil_In8(btn_data); Xil_Out8(btn_status,0x01);

xil_printf(\"Button Pushed!!!the state is 0x%X\\n\\r\ Delay_50ms(); pshBtn=0x00; } } return 0; }

void Delay_50ms() { int i;

for(i=0;i<5000000;i++); }

八、 实验小结

本次实验要求用中断和查询的方式实现IO接口程序控制。

先是创建一个最小系统，然后添加和配置GPIO IP核，再添加和配置AXI Interrupt Controller IP核，然后用自己编写的程序实现按键的显示。 我在这个过程中熟悉了最小系统的建立，还有IP核的配置，但我本身编程能力比较弱，所以我在咨询了同学关于中断和查询代码的实现的问题后，终于能成功地实现按键输入的显示了。虽然付出很多，但收获也是巨大。