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Microblaze在RFID閱讀器的軟硬件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2015-01-09 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  3 閱讀器軟件部分結(jié)構(gòu)

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/267944.htm

  程序的執(zhí)行從鍵盤的觸發(fā)開始,此時(shí)通過串口向射頻模塊發(fā)送讀標(biāo)簽命令,射頻模塊返回標(biāo)簽的信息,觸發(fā)串口中斷服務(wù)程序執(zhí)行,將讀出的信息放入對(duì)列,將結(jié)果送LCD 顯示。軟件部分程序執(zhí)行流程圖見圖4。

  

 

  圖4 軟件部分程序執(zhí)行流程

  4 閱讀器的實(shí)現(xiàn)

  本文使用日立產(chǎn)射頻模塊、2.4GHz 電子標(biāo)簽、Xilinx Spartan-3 LC1500 開發(fā)板、Xilinx PlatformStudio 7.1i 集成開發(fā)環(huán)境和Xilinx ISE 7.1i 集成開發(fā)環(huán)境硬件連接見圖5。開發(fā)板設(shè)計(jì)一個(gè)串口連接射頻模塊,用于向射頻模塊發(fā)送標(biāo)簽操作命令和接收標(biāo)簽的信息。圖中URAT 為設(shè)計(jì)的串口,G16和H16 為的I/O 引腳,74LS04 為電平轉(zhuǎn)換模塊。1602 為液晶顯示模塊。

  

 

  圖5 硬件連接

  4.1 中的CPU 模塊

  嵌入式CPU 的設(shè)計(jì)是SOC 設(shè)計(jì)的核心。FPGA可以方便地實(shí)現(xiàn)嵌入式CPU 核[6],在FPGA 器件中嵌入式CPU 有硬核和軟核兩種,如Xilinx 的VirtexII器件中含有CPU 硬核POWERPC401 核,Altera 的Excalibur 器件中含有PowerTrace 核;軟核如Xilinx的PicoBlaze 和MicroBlaze, Altera 的Nios, Tensilica的Xtensa 和OpenCores 的OpenRISC 軟核。硬核提供了豐富的指令和功能,但不能改變其電路結(jié)構(gòu)。硬核具有高速和高效的優(yōu)點(diǎn),但熟悉和充分掌握硬核的使用比較困難,硬核并不是所有的FPGA 器件都有的。而軟核是用VHDL 語言設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)者可以根據(jù)具體需要進(jìn)行設(shè)計(jì)或?qū)浐诉M(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模m當(dāng)增加或減少硬件電路,如寄存器數(shù)量,RAM容量和總線寬度等,,提高芯片利用率,,還可以提高CPU 運(yùn)行速度,并且軟核還具有使用靈活和低成本的特點(diǎn)。本文使用的是 軟核。

  4.2 實(shí)現(xiàn)過程

  在集成開發(fā)環(huán)境中添加LCD、 URAT 和DIP的軟件IP 核,其中DIP 用于模擬鍵盤輸入。然后配置各個(gè)接口IP 核的總線類型、地址范圍和外部端口,在項(xiàng)目的UCF 文件中配置接口IP 核的引腳和FGPA 的I/O 的連接關(guān)系。

  從串口接收數(shù)據(jù)有兩種方法:一種是采用定時(shí)器讀;另一種采用串口的中斷服務(wù)程序來讀。采用定時(shí)器消耗資源比較大,本文采用串口中斷的方法,當(dāng)串口有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí),激活串口中斷服務(wù)程序,在中斷服務(wù)程序中讀出串口緩沖區(qū)的數(shù)據(jù),然后寫道對(duì)列。

  URAT 中斷服務(wù)程序的主要代碼如下:

  Void XUartLite_InterruptHandler ( XUartLite *

  InstancePtr)

  /*判斷Uart 緩沖區(qū)是否為空*/

  if(!XUartLite_mIsReceiveEmpty(RS232_BASEADD

  R))

  {

  /*接收URAT 數(shù)據(jù)*/

  Data=XUartLite_RecvByte(RS232_BASEADDR);//

  /*寫入緩沖隊(duì)列*/

  Add_Queue(Data);

  }

  其中FIFO 緩沖隊(duì)列是由一個(gè)自定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和對(duì)它的操作實(shí)現(xiàn)的。

  下面是主程序的主要代碼。

  初始化部分

  /*URAT 初始化*/

  XUartLite_Initialize( &Uart,

  XPAR_RS232_DEVICE_ID)

  /*LCD 初始化*/

  void lcd_init(unsigned int base_addr)

  /*URAT 開中斷*/

  void XUartLite_EnableInterrupt ( XUartLite *

  InstancePtr)

  /*設(shè)置URAT 初始化*/

  void XUartLite_SetSendHandler(XUartLite

  * InstancePtr, XUartLite_Handler FuncPtr, void

  *CallBackRef)

  /*設(shè)置URAT 的中斷服務(wù)程序*/

  void XUartLite_SetRecvHandler(XUartLite *

  InstancePtr, , XUartLite_Handler

  XUartLite_InterruptHandle, void * CallBackRef)

  初始化完成以后,然后進(jìn)入一個(gè)無限循環(huán)。

  /*判斷是否有鍵按下*/

  XGpio_InterruptGetStatus(XGpio *InstancePtr)

  /*發(fā)送讀標(biāo)簽命令*/

  for (j=0;j

  { XUartLite_SendByte(UARTLITE_0_BASEA

  DDR, *(commanda+j) );

  wait(50000);

  }

  /*如果對(duì)列不為空*/

  If(!IsEmptyQuque())

  /* 讀取隊(duì)列數(shù)據(jù) */

  Read_Quque(data )

  /* 寫入FLASH*/

  void flash_write(Xuint32 addr, long data)

  對(duì)FLASH 的操作首先要塊檫除,然后才能寫,對(duì)FLASH 寫的代碼如下:

  void flash_write(Xuint32 addr, long data)

  {XIo_Out32(flash_base_addr + (0x555 << 2),

  0x00aa00aa);

  XIo_Out32(flash_base_addr + (0xaaa << 2),

  0x00550055);

  XIo_Out32(flash_base_addr + (0x555 << 2),

  0x00a000a0);

  XIo_Out32(addr, data);

  return;

  }

  程序編寫完成后,經(jīng)過編譯和消除錯(cuò)誤后,下載到目標(biāo)板,在FPGA 開發(fā)板運(yùn)行程序,在LCD得到標(biāo)簽信息,見圖6。

  

 

  圖6 標(biāo)簽信息在LCD 的顯示

  5 結(jié) 論

  RFID 技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。FPGA 技術(shù)是未來硬件廣泛使用的一種技術(shù),本文結(jié)合將RFID 技術(shù)與FPGA 技術(shù)相結(jié)合,研究和實(shí)現(xiàn)了一種新結(jié)構(gòu)的閱讀器,基于FPGA的閱讀器具有結(jié)構(gòu)靈活、體積小、升級(jí)容易和易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。本文給出了閱讀器的總體結(jié)構(gòu)、硬件部分結(jié)構(gòu)和軟件部分結(jié)構(gòu),研究了RFID 射頻模塊與FPGA 之間的接口實(shí)現(xiàn)及標(biāo)簽信息在LCD 顯示。具有廣泛的使用價(jià)值。


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