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微机原理实验三并行I/O接口实验姓名：学号：班级：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MicroBlazeGPIOGPIOAXIINTCAXI总线接口AXI总线接口AXI总线接口AXI总线接口4位buttonInterruptIntr0IrqInterruptAXI总线8位switchIntr1四、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GPIOIP核。3.添加和配置AXIInterruptControllerIP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microBlazeINTC，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#includexparameters.h#includexgpio.h#includexintc.h#includestdio.hvoidInitialize();voidDelay_50ms();voidPushBtnHandler(void*CallBackRef);voidSwitchHandler(void*CallBackRef);XGpioBtns,Dips;//按键BTNS外设变量XIntcintCtrl;//定义一个XINTC外设变量intpshBtn,pshDip;intstate1,state2;intmain(){Initialize();xil_printf(\r\nRunningGpioInputInterrupt!\r\n);while(1){if(pshBtn){xil_printf(ButtonInterruptTrigger!!!thestateis0x%X\n\r,state1);pshBtn=0;}if(pshDip){xil_printf(SwitchInterruptTrigger!!!thestateis0x%X\n\r,state2);pshDip=0;}}return0;}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,(XInterruptHandler)PushBtnHandler,(void*)0);XIntc_Connect(&intCtrl,XPAR_AXI_INTC_0_DIP_IP2INTC_IRPT_INTR,(XInterruptHandler)SwitchHandler,(void*)0);//注册中断服务函数microblaze_enable_interrupts();//允许处理器处理中断microblaze_register_handler((XInterruptHandler)XIntc_InterruptHandler,(void*)&intCtrl);XIntc_Start(&intCtrl,XIN_REAL_MODE);//启动中断控制器}voidDelay_50ms(){inti;for(i=0;i5000000;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**Createdon:2015-12-1*Author:Administrator*/#includexparameters.h#includestdio.h#includexil_io.h#includexil_types.h#definebtn_data0x40000000//数据寄存器地址#definebtn_ctr0x40000004//控制寄存器地址#definebtn_status0x40000120//中断状态寄存器voidDelay_50ms();shortpshBtn;intmain(void){shortbtn;xil_printf(\r\nRunningGpioInputTest!\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(ButtonPushed!!!thestateis0x%X\n\r,btn);Delay_50ms();pshBtn=0x00;}}return0;}voidDelay_50ms(){inti;for(i=0;i5000000;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GPIOIP核，再添加和配置AXIInterruptControllerIP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。