AXI UART 16550 IP核简介

AXI UART 16550 IP核实现了PC16550D UART的硬件和软件功能，该UART可以在16450和16550 UART模式下工作。

一、功能

AXI UART 16550 IP核执行从AXI主设备接收的字符的并行到串行转换，以及从调制解调器或串行外设接收的字符的串行到并行转换。它支持发送和接收8位、7位、6位或5位的字符，以及2位、1.5位或1位的停止位，还支持奇校验、偶校验或无校验。AXI UART 16550 IP核可以独立地发送和接收数据。

AXI UART 16550 IP核具有内部寄存器，用于监视其在配置状态下的状态。该IP核可以发出接收器、发送器和调制解调器控制中断。这些中断可以被屏蔽和设置优先级，并且可以通过读取内部寄存器来识别。该IP核还包含一个16位的可编程波特率生成器，以及独立的、长度为16个字符的发送和接收FIFOs。这些FIFOs可以通过软件进行启用或禁用。

AXI UART 16550 IP核的顶层框图在图1-1中展示。

AXI UART 16550 IP核由几个关键部分组成，共同实现UART（通用异步收发传输器）的基本功能，并允许通过AXI4-Lite接口与外部系统进行通信。以下是对各个部分的详细解释：

AXI接口（AXI Interface）: 实现AXI4-Lite从设备接口，用于寄存器访问和数据传输。
UART控制（UART Control）：包括以下几个模块

①接收控制（RX Control）

根据生成的波特率对接收到的数据进行采样，并将其写入接收数据FIFO。FIFO用于缓存接收到的数据，直到它们被主处理器读取。

②发送控制（TX Control）

从发送数据FIFO中读取数据，并通过UART TX接口发送出去。发送数据FIFO用于存储等

待发送的数据。

③波特率生成器（BRG, Baud Rate Generator）

生成各种由用户编程设定的波特率。波特率是UART通信中的一个重要参数，它决定了数据位的传输速率。

3. 中断控制（Interrupt Control）：AXI UART 16550 IP核提供了独立的中断使能和中断标识

寄存器。当中断被使能时，以下情况会生成一个电平敏感的中断：

① 接收器线路状态（Receiver line status）

溢出错误（Overrun error）：当主设备没有读取接收缓冲区，而下一个字符被转移到接收缓冲区寄存器时，会产生中断。在FIFO模式下，只有当FIFO已满，并且下一个字符完全接收在移位寄存器中时，才会产生溢出中断。
奇偶校验错误（Parity error）：当接收到的字符具有无效的奇偶校验位时，会产生此中断。
帧错误（Framing error）：如果接收到的字符具有无效的停止位，则会产生此中断。这些中断在读取相关寄存器时被清除。

② 接收数据可用（Received data available）：当接收FIFO中有新数据可读，且接收FIFO达到触发级别时，会产生接收数据可用中断。这个中断在接收FIFO中的数据量低于触发级别时被清除。

③ 字符超时（Character timeout）：当在最近四个字符时间内没有从接收FIFO中移除或输入字符，并且在这段时间内FIFO中至少有一个字符时，会产生字符超时中断。考虑超时的字符时间（起始位 + 8个数据位 + 1个奇偶校验位 + 2个停止位）对于所有配置都是恒定的。这个中断通过读取接收缓冲区寄存器来清除。

④ 发送器保持寄存器为空（Transmitter holding register empty）：当字符从发送器保持寄存器转移到发送器移位寄存器时，会产生此中断。在FIFO模式下，当发送FIFO为空时，会产生此中断。这个中断可以通过读取中断标识寄存器（IIR）或写入发送器保持寄存器来清除。

⑤ 调制解调器状态（Modem status）

在串行通信中，调制解调器通常用于在计算机和其他设备（如电话线）之间转换数字信号和模拟信号。当调制解调器遇到特定的状态变化时，它会生成一个中断信号，以通知主机系统这些状态的变化。

Clear to Send (CTS)：当调制解调器准备好接收来自另一端的数据时，它会发送一个CTS信号。这是用来通知对方，发送端现在可以开始发送数据了。

Data Set Ready (DSR)：当调制解调器准备好与对方通信时，它会发送一个DSR信号。这通

常意味着调制解调器已经成功连接到另一端，并准备好进行数据交换。

Ring Indicator (RI)：当有呼叫到来时（例如，在电话线上），调制解调器会发送一个RI信号。这是用来通知计算机或相关设备有呼叫或消息到达。

Data Carrier Detect (DCD)：当调制解调器检测到数据载波（即，它检测到来自另一端的信号）时，它会发送一个DCD信号。这通常表示物理连接已经建立，并且可能有数据在传输中。

中断的清除：
当主机系统（通常是计算机的某个接口控制器或处理器）检测到上述任一状态变化的中断时，它会读取“调制解调器状态寄存器”以获取更详细的信息。读取这个寄存器通常会清除中断，告诉系统已经注意到了这个状态变化，并已经处理了相关的中断服务程序（ISR）。

二、特性

AXI UART 16550 IP核的的主要特性如下：

AXI4-Lite接口：用于访问寄存器和进行数据传输。
与标准16450和16550 UART的硬件和软件寄存器兼容：该UART的设计考虑了与常见的16450和16550 UART的兼容性，这意味着许多现有的软件驱动和硬件设计可以很容易地与之集成。
默认IP核配置：UART在启动时默认为9600波特率、8位数据长度、1个停止位和无校验位。这些设置是串行通信中常见的默认配置。
支持所有标准串行接口协议：