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UART_kx12A2.cs
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402
UART_kx12A2.cs
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@@ -0,0 +1,402 @@
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//
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//UART 外设实现
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// 基于 UART 规格,包含完整的 FIFO、中断和调制解调器控制功能
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//
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using System;
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using System.Collections.Generic;
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using Antmicro.Renode.Core;
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using Antmicro.Renode.Logging;
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using Antmicro.Renode.Peripherals.Bus;
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using Antmicro.Renode.Peripherals.UART;
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using Antmicro.Renode.Utilities;
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using Antmicro.Renode.Time;
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namespace Antmicro.Renode.Peripherals.CustomPeripherals
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{
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/// <summary>
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||||
/// UART_771_RUHW_2CFG 控制器:高速通信HSP
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||||
/// 接收缓存0B,发送缓存512B,时钟25MHz
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||||
/// </summary>
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||||
public class UART_771_RUHW_2CFG2 : IDoubleWordPeripheral, IKnownSize
|
||||
{
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private readonly IMachine machine; //TODO
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public UART_771_RUHW_2CFG2(IMachine machine)
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{
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this.clockFrequency = 25000000;
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this.machine = machine; //TODO
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// 创建 FIFO
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rxFifo = new Queue<byte>();
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// 创建中断线
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IRQ = new GPIO();
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// 初始化寄存器
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DefineRegisters();
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Reset();
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this.Log(LogLevel.Info, "771 UART initialized, clock: {0} Hz", clockFrequency);
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}
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public void Reset()
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{
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rxFifo.Clear();
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ucr = 0x00; // 控制寄存器(默认0x02)
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usr = 0x00; // 状态寄存器
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mcr = MCR_REN; // 调制控制寄存器:中断使能,接收使能
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brsr = 0x43; // 波特率设置寄存器
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fsta = 0x00; // FIFO状态寄存器
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rstr = 0x00; // 复位/使能寄存器
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RxfifoEnabled = true; //接收fifo使能
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fifoTriggerLevel = 1;
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IRQ.Set(false);
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UpdateInterrupts();
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this.Log(LogLevel.Info, "UART reset");
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}
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private void DefineRegisters()
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{
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// 寄存器访问通过 ReadDoubleWord/WriteDoubleWord 实现
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}
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// ========================================
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// IBusPeripheral 接口实现
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// ========================================
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public uint ReadDoubleWord(long offset)
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||||
{
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return ReadRegisters(offset);
|
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}
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||||
public void WriteDoubleWord(long offset, uint value)
|
||||
{
|
||||
WriteRegisters(offset, value);
|
||||
}
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||||
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||||
// ========================================
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||||
// 自定义
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||||
// ========================================
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||||
public uint ReadRegisters(long offset)
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||||
{
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||||
uint value = 0;
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|
||||
switch (offset)
|
||||
{
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case (long)Registers.RBR: //接收FIFO,读操作
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||||
// 在接收FIFO寄存器中读取数据,高速数据串口为双字节读取,暂定小端TODO
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||||
value = (uint)(ReadRBR() << 8) + (uint)ReadRBR();
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||||
this.Log(LogLevel.Info, "Read TBR_RBR: 0x{0:X8}", value);
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||||
break;
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case (long)Registers.UCR_USR: //USR状态寄存器
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||||
value = (byte)(usr & 0xFF);
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||||
this.Log(LogLevel.Info, "Read USR: 0x{0:X2}", value);
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||||
usr = 0x00; // 高速上行:读取该寄存器后,自动清寄存器(来自需求)
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||||
break;
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||||
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||||
case (long)Registers.MCR: //MCR调制控制寄存器
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||||
value = (byte)(mcr & 0xFF);
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||||
this.Log(LogLevel.Info, "Read MCR: 0x{0:X2}", value);
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case (long)Registers.BRSR: //波特率寄存器,暂无读操作
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||||
value = (uint)brsr;
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||||
this.Log(LogLevel.Info, "Read FSTA: 0x{0:X2}", value);
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case (long)Registers.FSTA: // FIFO状态寄存器
|
||||
value = (byte)(fsta & 0xFF);
|
||||
this.Log(LogLevel.Info, "Read FSTA: 0x{0:X2}", value);
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case (long)Registers.RSTR: // 复位/使能,暂无读操作
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||||
value = (byte)(rstr & 0xFF);
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||||
this.Log(LogLevel.Info, "Read RSTR: 0x{0:X2}", value);
|
||||
break;
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||||
|
||||
|
||||
default:
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||||
this.Log(LogLevel.Warning, "Read to unknown offset: 0x{0:X} = 0x{1:X2}", offset, value);
|
||||
break;
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||||
}
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||||
|
||||
return value;
|
||||
}
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||||
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||||
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public void WriteRegisters(long offset, uint value)
|
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{
|
||||
|
||||
switch (offset)
|
||||
{
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||||
case (long)Registers.UCR_USR: //控制寄存器UCR
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||||
ucr = (byte)(value & 0xFF);
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||||
this.Log(LogLevel.Info, "Write UCR_USR: 0x{0:X2}", ucr);
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case (long)Registers.MCR: //调制控制寄存器
|
||||
mcr = (byte)(value & 0xFF);
|
||||
this.Log(LogLevel.Info, "Write MCR: 0x{0:X2}", mcr);
|
||||
UpdateModemControl();
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case (long)Registers.BRSR: //波特率寄存器
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||||
if(value != 0)
|
||||
{
|
||||
currentBaudRate = (uint)(clockFrequency / value);
|
||||
brsr = (ushort)value;
|
||||
this.Log(LogLevel.Info, "Write BRSR: {0}", brsr);
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case (long)Registers.RSTR: // 复位/使能
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||||
rstr = (byte)(value & 0xFF);
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||||
this.Log(LogLevel.Info, "Write RSTR: 0x{0:X2}", rstr);
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||||
if ((rstr & 0XFF) == RSTR_RES)
|
||||
{
|
||||
Reset();
|
||||
}
|
||||
break;
|
||||
|
||||
case (long)Registers.EXTI: //向外部提供写RXFIFO寄存器
|
||||
//WriteRXFIFOData(value);
|
||||
break;
|
||||
|
||||
default:
|
||||
this.Log(LogLevel.Warning, "Write to unknown offset: 0x{0:X} = 0x{1:X2}", offset, value);
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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||||
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||||
private void UpdateInterrupts()
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||||
{
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||||
bool interrupt = false;
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||||
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// D2中断使能 必须置位才能产生中断
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||||
if ((mcr & MCR_BEN) != 0)
|
||||
{
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||||
// 检查各种中断条件
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||||
if ((usr & USR_RBFI) != 0 ) //接收FIFO中有数据后,延迟10ms产生一次(接收中断)
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||||
interrupt = true;
|
||||
else if ((usr & (USR_PE | USR_FE | USR_OE | USR_BI)) != 0 ) //校验错、帧错、溢出错、接收碎片
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||||
interrupt = true;
|
||||
}
|
||||
|
||||
IRQ.Set(interrupt);
|
||||
|
||||
if (interrupt)
|
||||
{
|
||||
this.Log(LogLevel.Info, "Interrupt asserted");
|
||||
machine.ScheduleAction(TimeInterval.FromMicroseconds(1),
|
||||
_ => {
|
||||
IRQ.Set(false);
|
||||
this.Log(LogLevel.Info, "Interrupt deasserted");
|
||||
});
|
||||
}
|
||||
}
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||||
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||||
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||||
private void UpdateModemControl()
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{
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||||
if( (mcr & MCR_REN) == 0)
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||||
{
|
||||
RxfifoEnabled = false;
|
||||
}
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||||
this.Log(LogLevel.Info, "Modem control: MCR_BEN={0}, MCR_REN={1}",
|
||||
(mcr & MCR_BEN) != 0, (mcr & MCR_REN) != 0);
|
||||
|
||||
UpdateInterrupts();
|
||||
}
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||||
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||||
|
||||
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||||
public byte ReadRBR()
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||||
{
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||||
//单字节读取
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||||
byte value = 0;
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||||
|
||||
if (rxFifo.Count > 0)
|
||||
{
|
||||
value = rxFifo.Dequeue();
|
||||
this.Log(LogLevel.Info, "Read: 0x{0:X2} ('{1}')", value,
|
||||
(value >= 32 && value < 127) ? (char)value : '.');
|
||||
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
this.Log(LogLevel.Warning, "Read from empty RBR");
|
||||
}
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||||
|
||||
// 更新状态
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||||
if (rxFifo.Count == 0)
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||||
{
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||||
fsta = (byte)(fsta | FSTA_REMP); // 接收FIFO空
|
||||
usr = (byte)(usr & (~USR_OE)); // 清除溢出错误
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||||
}
|
||||
|
||||
UpdateInterrupts();
|
||||
return value;
|
||||
}
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||||
|
||||
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||||
public void WriteRXFIFOData(uint value)
|
||||
{
|
||||
// 向外部网络提供RXFIFO数据写入功能,value低16位有效
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||||
|
||||
if(RxfifoEnabled)
|
||||
{
|
||||
if(rxFifo.Count < RX_FIFO_SIZE)
|
||||
{
|
||||
byte tmp = (byte)(value >> 8);
|
||||
rxFifo.Enqueue(tmp);
|
||||
tmp = (byte)value;
|
||||
rxFifo.Enqueue(tmp);
|
||||
fsta = (byte)(fsta & (~FSTA_REMP)); //接收FIFO非空
|
||||
this.Log(LogLevel.Info, "External Write RXFIFO: 0x{0:X4} ('{1}')", (ushort)value);
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
//待定
|
||||
fsta = (byte)(fsta | FSTA_RFUL); //接收FIFO满
|
||||
this.Log(LogLevel.Warning, "RX FIFO Already Full");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// this.Wait(TimeInterval.FromMilliseconds(10)); 无法实现等待10ms,暂不实现
|
||||
usr = (byte)(usr | USR_RBFI); //usr寄存器,置接收中断
|
||||
UpdateInterrupts();
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
public void WriteRXFIFODataString(string value)
|
||||
{
|
||||
// 向外部网络提供RXFIFO数据写入功能,value=0xAABB...
|
||||
string data = value.StartsWith("0x",StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ? value.Substring(2) : value;
|
||||
this.Log(LogLevel.Info, "External Write RXFIFO: {0} ", value);
|
||||
|
||||
string tmpString;
|
||||
byte tmpHex;
|
||||
int i;
|
||||
|
||||
if(RxfifoEnabled)
|
||||
{
|
||||
if(data.Length % 2 != 0)
|
||||
{
|
||||
data = "0" + data; // 前面补0
|
||||
}
|
||||
|
||||
if((data.Length/2) > (RX_FIFO_SIZE - rxFifo.Count)) //value超出fifo剩余
|
||||
{
|
||||
this.Log(LogLevel.Warning, "Data too long");
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for(i = 0; i < data.Length ; i+=2)
|
||||
{
|
||||
tmpString = data.Substring(i, 2);
|
||||
tmpHex = Convert.ToByte(tmpString, 16);
|
||||
rxFifo.Enqueue(tmpHex);
|
||||
}
|
||||
|
||||
fsta = (byte)(fsta & (~FSTA_REMP)); //接收FIFO非空
|
||||
|
||||
if(rxFifo.Count == RX_FIFO_SIZE)
|
||||
{
|
||||
fsta = (byte)(fsta | FSTA_RFUL); //接收FIFO满
|
||||
this.Log(LogLevel.Warning, "RX FIFO Already Full");
|
||||
}
|
||||
|
||||
// this.Wait(TimeInterval.FromMilliseconds(10)); 无法实现等待10ms,暂不实现
|
||||
usr = (byte)(usr | USR_RBFI); //usr寄存器,置接收中断
|
||||
UpdateInterrupts();
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
public long Size => 0x28; //uart地址长度总空间
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||||
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||||
public GPIO IRQ { get; }
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// ========================================
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// 寄存器定义
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||||
// ========================================
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||||
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||||
private enum Registers : long
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{
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||||
RBR = 0x00, // RBR接收FIFO,无发送操作
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||||
UCR_USR = 0x04, // UCR控制寄存器,USR状态寄存器
|
||||
MCR = 0x08, // 调制控制寄存器
|
||||
BRSR = 0x0C, // 波特率设置寄存器
|
||||
RSTR = 0x10, /// 复位/使能 x55复位;其他使能
|
||||
FSTA = 0x14, // FIFO状态寄存器
|
||||
EXTI = 0x24 // 向外部提供读写FIFO接口
|
||||
}
|
||||
|
||||
// UCR控制寄存器 位定义
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||||
private const byte UCR_STB = 0x01; // 停止位1位
|
||||
private const byte UCR_PB = 0x0E; // 奇偶校验3位
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||||
|
||||
private const byte USR_PE = 0x01; // 校验错
|
||||
private const byte USR_FE = 0x02; // 帧错
|
||||
private const byte USR_OE = 0x04; // 溢出错
|
||||
private const byte USR_BI = 0x08; // 接收碎片
|
||||
private const byte USR_TCMP = 0x20; // 发送完成(发送中断)
|
||||
private const byte USR_TFE = 0x40; // 发送FIFO空
|
||||
private const byte USR_RBFI = 0x80; // 接收中断
|
||||
|
||||
// MCR 调制控制寄存器
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||||
private const byte MCR_BEN = 0x04; // 中断使能
|
||||
private const byte MCR_REN = 0x20; // 接收使能
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||||
|
||||
// FSTA FIFO状态寄存器
|
||||
private const byte FSTA_REMP = 0x10; // 接收FIFO空
|
||||
private const byte FSTA_RLHF = 0x20; // 接收FIFO低阈值半满
|
||||
private const byte FSTA_RFUL = 0x40; // 接收FIFO满
|
||||
|
||||
|
||||
// RSTR 复位/使能寄存器
|
||||
private const byte RSTR_RES = 0x55; // 复位
|
||||
private const byte RSTR_EN = 0xAA; // 使能
|
||||
|
||||
// 常量
|
||||
private const int RX_FIFO_SIZE = 2048; // 接收FIFO_SIZE
|
||||
private const int TX_FIFO_SIZE = 512; // 发送FIFO_SIZE
|
||||
|
||||
// ========================================
|
||||
// 私有字段
|
||||
// ========================================
|
||||
|
||||
private readonly uint clockFrequency;
|
||||
private uint currentBaudRate;
|
||||
|
||||
|
||||
// 寄存器
|
||||
private byte ucr; // 控制寄存器
|
||||
private byte usr; // 状态寄存器
|
||||
private byte mcr; // 调制控制寄存器
|
||||
private ushort brsr; // 波特率设置寄存器
|
||||
private byte fsta; // FIFO状态寄存器
|
||||
private byte rstr; // 复位/使能寄存器
|
||||
|
||||
|
||||
// FIFO
|
||||
private readonly Queue<byte> rxFifo;
|
||||
private bool RxfifoEnabled;
|
||||
private int fifoTriggerLevel;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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