FPGA移植ALIENTEK的USMART调试组件

单片机

   USMART 调试组件由ALIENTEK 开发提供，功能类似 linux 的 shell（RTT 的 finsh 也属于此类）。
   USMART 最主要的功能就是通过串口调用单片机里面的任何函数，并执行。因此，你可以随意更改函数的输入参数（支持数字（10/16进制，支持负数)、字符串、函数入口地址等作为参数），单个函数最多支持 10 个输入参数，并支持函数返回值显示，对我们调试代码是很有帮助的。
   USMART是用于STM32上的，由于其方便调试，楼主将其移植到FPGA中，当然要首先在FPGA中添加一个CPU核（话说不这样怎么写C语言。。。）使用的FPGA为SPARTAN6，晶振为50MHZ。在此写下移植过程分享给大家。先上图，串口调试助手发送函数让LED切换。

代码工程结构如下图（感谢原子对我学习stm32的帮助，有些习惯受其影响较大）：

第一步：新建delay.c和delay.h文件。
            delay.c里主要为定时器0初始化和中断函数。定时器0主要作USMART的扫描函数的100ms的定时。
            delay.c里还写里一个简单的延时函数。delay.c里的#include "usmart.h"为原子的usmart提供的文件。
            delay.h里主要是函数声明。
            delay.c具体代码如下：

/***************************** Include Files *********************************/
#include "delay.h"
//#include "led.h"
u32 timer0_num=0;
/**********************************************************************
***********************************************************************/
void timer_int_handler(void * baseaddr_p)
{
unsigned int csr;
csr = XTmrCtr_GetControlStatusReg(XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR,0); // read control/status register
if(csr &XTC_CSR_INT_OCCURED_MASK) // if interrupt is occurred
{
timer0_num++;
usmart_dev.scan();
if(timer0_num==1000)
{
timer0_num=0;
}
}
XTmrCtr_SetControlStatusReg(XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR,0, csr); //clear interrupt indication
}
/**********************************************************************
***********************************************************************/
void Timer0_init()
{
init_platform();
XIntc_RegisterHandler(XPAR_INTC_0_BASEADDR, //register timer0 interrupt and handler process
XPAR_AXI_INTC_0_AXI_TIMER_0_INTERRUPT_INTR,
(XInterruptHandler) timer_int_handler,
(void *)XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR);
microblaze_enable_interrupts(); //enable microblaze interrupt
XIntc_MasterEnable(XPAR_INTC_0_BASEADDR); //enable interrupt 0
XIntc_EnableIntr(XPAR_INTC_0_BASEADDR, XPAR_AXI_TIMER_0_INTERRUPT_MASK); //enable timer0 interrupt
XTmrCtr_SetLoadReg(XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR, 0, 10000); //set timer0 reload value 0.2mS
XTmrCtr_EnableIntr(XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR, 0); //enable timer0 generate interrupt signal
//set timer0 work mode and start counter
XTmrCtr_SetControlStatusReg(XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR, 0, XTC_CSR_ENABLE_TMR_MASK |
XTC_CSR_ENABLE_INT_MASK |
XTC_CSR_AUTO_RELOAD_MASK |
XTC_CSR_DOWN_COUNT_MASK);
}
/**********************************************************************
***********************************************************************/
void delayms(unsigned int x)
{
unsigned int i,j;
while(x--)
{
for(j = 0;j < 10;j ++)
{for(i = 0;i < 500;i ++);}
}
}

复制代码

delay.h具体代码如下：

#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__
#include "xparameters.h"
#include "xintc.h"
#include "xtmrctr.h"
#include "mb_interface.h"
#include "platform.h"
#include "usmart.h"
void timer_int_handler(void * baseaddr_p);
void Timer0_init();
void delayms(unsigned int x);
#endif

复制代码

  第二步：新建uart.c和uart.h文件。
      uart.c里主要是串口的初始化和串口中断函数，这里要特别注意，理解后再向里面移植，否则会导致莫名其妙的情况。串口中断函数结构参照usmart接口要求来写。
      uart.h里主要是参数设定和函数声明。
      uart.c具体代码如下：

#include "uart.h"
/************************** Variable Definitions *****************************/
XUartLite UartLite; /* The instance of the UartLite Device */
XIntc InterruptController; /* The instance of the Interrupt Controller */
/*
* The following variables are shared between non-interrupt processing and
* interrupt processing such that they must be global.
*/
/*
* The following buffers are used in this example to send and receive data
* with the UartLite.
*/
u8 UART_RX_BUF[UART_REC_LEN]={0};
unsigned int UART_RX_STA=0;
/*
* The following counters are used to determine when the entire buffer has
* been sent and received.
*/
static volatile int TotalReceivedCount;
static volatile int TotalSentCount;
/******************************************************************************/
/**
*
* Uart0_init function to call the UartLite interrupt example.
*
* @param None
*
* @return XST_SUCCESS if successful, XST_FAILURE if unsuccessful
*
* @note None
*
*******************************************************************************/
int Uart0_init(void)
{
int Status;
/*
* Run the UartLite Interrupt example, specify the Device ID that is
* generated in xparameters.h.
*/
init_platform();
Status = XUartLite_Initialize(&UartLite, XPAR_UARTLITE_0_DEVICE_ID);
if (Status != XST_SUCCESS) {
return XST_FAILURE;
}
microblaze_enable_interrupts(); //enable microblaze interrupt
XUartLite_EnableInterrupt(&UartLite);
XIntc_RegisterHandler(XPAR_INTC_0_BASEADDR, //register uart0 interrupt and handler process
XPAR_AXI_INTC_0_AXI_UARTLITE_0_INTERRUPT_INTR,
(XInterruptHandler) uart0_rev_handler,
(void *)XPAR_AXI_UARTLITE_0_BASEADDR);
XIntc_MasterEnable(XPAR_INTC_0_BASEADDR); //enable interrupt 0
//XIntc_EnableIntr(XPAR_INTC_0_BASEADDR, XPAR_AXI_UARTLITE_0_INTERRUPT_MASK); //enable uart0 interrupt
XIntc_EnableIntr(XPAR_INTC_0_BASEADDR, XPAR_AXI_UARTLITE_0_INTERRUPT_MASK | XPAR_AXI_TIMER_0_INTERRUPT_MASK);
return XST_SUCCESS;
}
/****************************************************************************/
/**
*
* uart0 中断服务函数
*
****************************************************************************/
void uart0_rev_handler(void)
{
u8 Res;
if(!XUartLite_IsReceiveEmpty(XPAR_UARTLITE_0_BASEADDR))
{
Res = XUartLite_RecvByte(XPAR_UARTLITE_0_BASEADDR);
XUartLite_SendByte(XPAR_UARTLITE_0_BASEADDR,Res);
if((UART_RX_STA&0x8000)==0)
{
if(UART_RX_STA&0x4000)
{
if(Res!=0x0a)UART_RX_STA=0;
else UART_RX_STA|=0x8000;
}
else
{
if(Res==0x0d)UART_RX_STA|=0x4000;
else
{
UART_RX_BUF[UART_RX_STA&0X3FFF]=Res ;
UART_RX_STA++;
if(UART_RX_STA>(UART_REC_LEN-1))UART_RX_STA=0;
}
}
}
}
}

复制代码

uart.h具体代码如下：

#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__
/***************************** Include Files *********************************/
#include "xparameters.h"
#include "xuartlite.h"
#include "xuartlite_l.h"
//#include "platform.h"
#include "xintc.h"
#include "xil_exception.h"
#include "types.h"
/************************** Constant Definitions *****************************/
/*
* The following constants map to the XPAR parameters created in the
* xparameters.h file. They are defined here such that a user can easily
* change all the needed parameters in one place.
*/
#define UARTLITE_DEVICE_ID XPAR_UARTLITE_0_DEVICE_ID
#define INTC_DEVICE_ID XPAR_INTC_0_DEVICE_ID
#define UARTLITE_INT_IRQ_ID XPAR_INTC_0_UARTLITE_0_VEC_ID
/*
* The following constant controls the length of the buffers to be sent
* and received with the UartLite device.
*/
#define TEST_BUFFER_SIZE 100
#define UART_REC_LEN 200
int Uart0_init(void);
int UartLiteIntr(u16 DeviceId);
int SetupInterruptSystem(XUartLite *UartLitePtr);
void uart0_rev_handler(void);
void SendHandler(void *CallBackRef, unsigned int EventData);
void RecvHandler(void *CallBackRef, unsigned int EventData);
#endif

复制代码

第三步：添加usmart源码，原子提供的共有5个文件，分别为usmart.c、usmart.h、usmart_config.c、
            usmart_str.c和usmart_str.h。
            usmart.h、usmart_str.c基本不需要改动。
            usmart_str.h里把#include "stm32f4xx.h"删掉，替换为#include "delay.h"即可。
            usmart_config.c是用户自定义，用户添加自己需要调试的函数。
         重点是对usmart.c的修改。
            1.删掉#include "usart.h"和 #include "sys.h" ，添加#include "uart.h"
            2.添加外部参数声明：
                                             extern u8 UART_RX_BUF[UART_REC_LEN];
                                             extern u16 UART_RX_STA;
                                             extern u32 timer0_num;
            3.替换void usmart_reset_runtime(void)函数里的内容
               替换为：
                              timer0_num=0;
                              usmart_dev.runtime=0;
            4.替换u32 usmart_get_runtime(void)函数里的内容
               替换为：
                           usmart_dev.runtime+=timer0_num;
                           return usmart_dev.runtime;             //·µ»Ø¼ÆÊýÖµ

            5.删掉void TIM4_IRQHandler(void)函数（usmart_dev.scan();已写在delay.c定时器0中断里），
               删掉void Timer4_Init(u16 arr,u16 psc)函数。
            6.修改void usmart_init(u8 sysclk)函数，要去掉形参，要记得在h文件函数声明里做对应修改，就是说要改做这样void (*init)(void);//扫描。

void usmart_init(void)
{
#if USMART_ENTIMX_SCAN==1
Timer0_init();
#endif
usmart_dev.sptype=1; //十六进制显示参数
}

复制代码

void usmart_reset_runtime(void)
{
timer0_num=0;
usmart_dev.runtime=0;
}

复制代码

至于usmart_config.c的修改我也提供一个范例好了：

#include "usmart.h"
#include "usmart_str.h"
////////////////////////////用户配置区///////////////////////////////////////////////
//这下面要包含所用到的函数所申明的头文件(用户自己添加)
#include "delay.h"
#include "led.h"
//#include "sys.h"
//#include "lcd.h"
//extern void led_set(u8 sta);
//extern void test_fun(void(*ledset)(u8),u8 sta);
//函数名列表初始化(用户自己添加)
//用户直接在这里输入要执行的函数名及其查找串
struct _m_usmart_nametab usmart_nametab[]=
{
/*
#if USMART_USE_WRFUNS==1 //如果使能了读写操作
(void*)read_addr,"u32 read_addr(u32 addr)",
(void*)write_addr,"void write_addr(u32 addr,u32 val)",
#endif
(void*)delay_ms,"void delay_ms(u16 nms)",
(void*)delay_us,"void delay_us(u32 nus)",
(void*)LCD_Clear,"void LCD_Clear(u16 Color)",
(void*)LCD_Fill,"void LCD_Fill(u16 xsta,u16 ysta,u16 xend,u16 yend,u16 color)",
(void*)LCD_DrawLine,"void LCD_DrawLine(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2)",
(void*)LCD_DrawRectangle,"void LCD_DrawRectangle(u16 x1, u16 y1, u16 x2, u16 y2)",
(void*)LCD_Draw_Circle,"void Draw_Circle(u16 x0,u16 y0,u8 r)",
(void*)LCD_ShowNum,"void LCD_ShowNum(u16 x,u16 y,u32 num,u8 len,u8 size)",
(void*)LCD_ShowString,"void LCD_ShowString(u16 x,u16 y,u16 width,u16 height,u8 size,u8 *p)",
(void*)LCD_Fast_DrawPoint,"void LCD_Fast_DrawPoint(u16 x,u16 y,u16 color)",
(void*)LCD_ReadPoint,"u16 LCD_ReadPoint(u16 x,u16 y)",
(void*)LCD_Display_Dir,"void LCD_Display_Dir(u8 dir)",
(void*)LCD_ShowxNum,"void LCD_ShowxNum(u16 x,u16 y,u32 num,u8 len,u8 size,u8 mode)",
(void*)led_set,"void led_set(u8 sta)",
(void*)test_fun,"void test_fun(void(*ledset)(u8),u8 sta)",
*/
(void*)delayms,"void delayms(unsigned int x)",
(void*)led_on,"void led_on(u32 led_num)",
(void*)led_off,"void led_off(u32 led_num)",
};
///////////////////////////////////END///////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//函数控制管理器初始化
//得到各个受控函数的名字
//得到函数总数量
struct _m_usmart_dev usmart_dev=
{
usmart_nametab,
usmart_init,
usmart_cmd_rec,
usmart_exe,
usmart_scan,
sizeof(usmart_nametab)/sizeof(struct _m_usmart_nametab),//函数数量
0, //参数数量
0, //函数ID
1, //参数显示类型,0,10进制;1,16进制
0, //参数类型.bitx:,0,数字;1,字符串
0, //每个参数的长度暂存表,需要MAX_PARM个0初始化
0, //函数的参数,需要PARM_LEN个0初始化
};
总的来说，由于原工程的代码写的实在是精彩，所以移植其实是很顺利的，如果依旧不是很清楚可以去看我师弟的帖子，他的叙述比我的详细得多51 单片机移植ALIENTEK的USMART调试组件

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