系列教程：SmartFusion从FPGA到ARM系列教程

1.CoreUARTapb简介

对于SmartFusion2来说，MSS_UART的管脚可以任意分配，但是对于SmartFusion来说，MSS_UART的管脚是固定的不能分配：

109-UART0_RX
110-UART0_TX
111-UART1_RXD
112-UART1_TX

所以如果想使用普通的管脚作为串口来，就需要使用到CoreUARTapb这个IP核了，它是使用FPGA逻辑部分实现的一个串口IP，MCU硬核可以通过CoreAPB3访问，通过对MCU的编程，可以方便的实现串口数据的发送和接收，可以扩展出多个串口。本节演示CoreAPB3总线IP的使用，以挂载CoreUARTapb为例，后续的CorePWM，CoreGPIO等都是挂载在的CoreAPB3总线上。

2.添加CoreAPB3总线IP核

添加MSS系统中使能FAB_CLK输出，这里我选择的是片上100MHz RC作为时钟源，并使能FAB_CLK输出，作为之后CoreUARTapb的时钟。

使能M2F_RESET，这一步不是必须的，你也可以选择外部的复位管脚作为IP Core的复位。

使能MCU的总线主机模式，这里选择的是APB3总线，主机模式。

为了方便后面的调试工作，我增加了一个GPIO以验证系统频率和指示运行状态。配置完成之后

下面我们来添加CoreAPB3总线IP，在Catalog面板，选择CoreAPB3 IP核，并拖动到右侧的SmartDesign画布中。

双击IP核，进入配置界面，

配置总线宽度为32Bit，从机只使能了从机0，其他的配置如下图所示：

配置完成之后，我们和MCU主机进行连接：

下面我们添加一个从机，也就是CoreUARTapb挂载到CoreAPB3的地址0上。

3.添加CoreUARTapb

和添加CoreAPB3一样，在Catalog中搜索CoreUARTapb，并拖动到画布中。

双击IP核进行配置，这里涉及到几个选项。

RX_FIFO: Enable可以多字节接收，Disable每次接收1个字节。
Configuration: 可以选择软件配置，或者是Fixed固定串口配置，如果选择了Fixed，那么软件中配置的串口选项将无效。
Baud Value: 波特率的数值，计算公式为：value = clk/(baud_rate * 16) - 1,例如100M主时钟，115200的波特率，则value = 100M/(115200*16) - 1 = 53.25,取整53。

为了方便配置，我们选择软件的方式配置波特率。

配置完成之后，进行连接，RX和TX根据实际电路来选择是否取反。由于我的硬件电路中TX管脚为反向逻辑，所以我在FPGA内部进行了取反操作。

获取CoreUARTapb的地址，在SmartDesign中右键选择Modify Memory Map，查看从机地址。

这个地址在后面初始化时要使用。

至此为止，FPGA逻辑（硬件）部分就配置完成了，下面来写驱动代码，实现的功能是串口上电发送一个字符串，运行过程中，如果接收到字符串，则原样返回。

4.驱动代码实现

在写之前，我们需要获取CoreUARTapb的固件驱动库。

• 固件库下载地址：Firmware_CoreUARTapb_Driver_3.3.101.cpz
• 官方使用文档路径：X:\Microsemi\common\vault\Components\Actel\Firmware\CoreUARTapb_Driver\3.3.101\fs\p2f0\docs\CoreUARTapb_Driver_UG.pdf

可以在之前的Keil工程中添加一些文件即可。

hal文件夹结构：

CoreUARTapb文件夹结构：

Keil工程目录结构：

主函数也比较简单，串口初始化为115200波特率，无校验，8位数据位，定时器，串口接收采用轮询的方式把接收的数据原样返回：

#include "drivers/mss_gpio/mss_gpio.h"
#include "drivers/mss_watchdog/mss_watchdog.h"
#include "drivers/CoreUARTapb/core_uart_apb.h"
#include "drivers/mss_timer/mss_timer.h"uint32_t getBaudValue(uint32_t baud_rate);
UART_instance_t g_uart;void delay()
{uint32_t cnt = SystemCoreClock/10;while(cnt > 0){cnt--;}
}int main()
{uint8_t status = 0;uint8_t msg[] = {"CoreUartapb test~\r\n"};uint8_t rx_size = 0;uint8_t rx_buf[100];SystemCoreClockUpdate();MSS_WD_disable();MSS_GPIO_init();MSS_GPIO_config( MSS_GPIO_30 , MSS_GPIO_OUTPUT_MODE );MSS_GPIO_config( MSS_GPIO_31 , MSS_GPIO_OUTPUT_MODE );UART_init(&g_uart, 0x40050000, getBaudValue(115200), (DATA_8_BITS | NO_PARITY));UART_polled_tx_string(&g_uart, "Hello World~\r\n");MSS_TIM1_init(MSS_TIMER_PERIODIC_MODE);MSS_TIM1_load_immediate(SystemCoreClock/4);MSS_TIM1_enable_irq();MSS_TIM1_start();while(1){if(UART_APB_NO_ERROR == UART_get_rx_status(&g_uart)){//轮询方式接收数据rx_size = UART_get_rx(&g_uart, rx_buf, sizeof(rx_buf));if(rx_size > 0){//数据原样返回UART_send(&g_uart, rx_buf, rx_size);}}}
}//自动计算波特率对应的数值
uint32_t getBaudValue(uint32_t baud_rate)
{float value;SystemCoreClockUpdate();value = ((float )(SystemCoreClock)) / (16 * baud_rate) - 1.0;return (uint32_t )value;
}void Timer1_IRQHandler(void)
{static uint8_t sts = 0;sts = !sts;MSS_GPIO_set_output(MSS_GPIO_30, sts);MSS_GPIO_set_output(MSS_GPIO_31, sts);MSS_TIM1_clear_irq();
}

5.库函数简介

CoreUartApb驱动库文件不区分SmartFusion1代和2代，可以通用，功能也比较简单，支持轮询和中断两种方式读取串口数据。

/* 串口初始化，波特率，校验，数据位等 */
void UART_init(UART_instance_t * this_uart, addr_t base_addr, uint16_t baud_value, uint8_t line_config);
/* 串口发送 */
void UART_send(UART_instance_t * this_uart, const uint8_t * tx_buffer, size_t tx_size);
/* 串口发送单字节 */
void UART_byte_send(UART_instance_t * this_uart, uint8_t tx_buffer);
/* 串口发送字符串 */
void UART_polled_tx_string(UART_instance_t * this_uart, const uint8_t * p_sz_string);
/* 获取串口接收状态 */
uint8_t UART_get_rx_status(UART_instance_t * this_uart);
/* 读取串口接收的数据 */
size_t UART_get_rx(UART_instance_t * this_uart, uint8_t * rx_buffer, size_t buff_size);

6.串口printf函数实现

通过库函数自带的单字节发送函数和字符串发送接口，我们可以很轻松的实现一个串口printf函数。

void LOG(char *fmt,...)
{unsigned char UsartPrintfBuf[296];va_list ap;unsigned char *pStr = UsartPrintfBuf;va_start(ap, fmt);vsnprintf((char *)UsartPrintfBuf, sizeof(UsartPrintfBuf), fmt, ap);							//格式化va_end(ap);while(*pStr != 0){UART_byte_send(&g_uart, *pStr++);             //单字节发送}
//	UART_polled_tx_string(&g_uart, pStr);       //字符串发送
}

当然，也可以重定向C库中的printf函数，需要重写fputc函数：

int fputc(int ch, FILE *f)
{UART_byte_send(&g_uart, ch);    return ch;
}

同时，需要勾选使用微库Use MicroLIB：

实际使用，支持格式化输出，用来输出调试信息非常方便：

    printf("System Core Clock: %d\r\n", SystemCoreClock);//LOG("System Core Clock: %d\r\n", SystemCoreClock);

7.串口接收轮询和中断方式

轮询方式把串口接收到的数据返回：

#include "drivers/mss_watchdog/mss_watchdog.h"
#include "drivers/CoreUARTapb/core_uart_apb.h"uint32_t getBaudValue(uint32_t baud_rate);
void core_uart_isr(void);
UART_instance_t g_uart;int main()
{SystemCoreClockUpdate();MSS_WD_disable();UART_init(&g_uart, 0x40050000, getBaudValue(115200), (DATA_8_BITS | NO_PARITY));while(1){core_uart_isr();        //轮询方式}
}void core_uart_isr(void)
{uint8_t rx_size = 0;uint8_t rx_buf[100];if(UART_APB_NO_ERROR == UART_get_rx_status(&g_uart)){rx_size = UART_get_rx(&g_uart, rx_buf, sizeof(rx_buf));if(rx_size > 0){//数据原样返回UART_send(&g_uart, rx_buf, rx_size);}}
}uint32_t getBaudValue(uint32_t baud_rate)
{float value;SystemCoreClockUpdate();value = ((float )(SystemCoreClock)) / (16 * baud_rate) - 1.0;return (uint32_t )value;
}

CoreUARTapb也是支持串口中断接收的，需要再Libero中配置FPGA逻辑，MSS先使能FAB_INT。

把CoreUARTapb的RXRDY管脚和FABINT连接，当然如果你想使用发送中断，就把TXRDY连接到FABINT，但是SmartFusion只支持1个FABINT。

ARM程序配置中断方式把串口接收到的数据返回：

#include "drivers/mss_watchdog/mss_watchdog.h"
#include "drivers/CoreUARTapb/core_uart_apb.h"uint32_t getBaudValue(uint32_t baud_rate);
void core_uart_isr(void);
UART_instance_t g_uart;int main()
{SystemCoreClockUpdate();MSS_WD_disable();UART_init(&g_uart, 0x40050000, getBaudValue(115200), (DATA_8_BITS | NO_PARITY));NVIC_EnableIRQ(Fabric_IRQn);        //使能FABINT中断-RXRDYwhile(1){;}
}//串口中断服务函数
void Fabric_IRQHandler(void)
{core_uart_isr();
}void core_uart_isr(void)
{uint8_t rx_size = 0;uint8_t rx_buf[100];if(UART_APB_NO_ERROR == UART_get_rx_status(&g_uart)){rx_size = UART_get_rx(&g_uart, rx_buf, sizeof(rx_buf));if(rx_size > 0){//数据原样返回UART_send(&g_uart, rx_buf, rx_size);}}
}uint32_t getBaudValue(uint32_t baud_rate)
{float value;SystemCoreClockUpdate();value = ((float )(SystemCoreClock)) / (16 * baud_rate) - 1.0;return (uint32_t )value;
}