Övning 6

1. Övning 6 Seriekommunikation - serieport William Sandqvist william@kth.se

2. Datorteknik & komponenter DC Ö1 DC F1 Digitala komponenter DC F2 DC Ö2 lab dicom CE F1 CE F2 CE Ö1 CE F3 CE Ö2 Assemblerprogram CE F4 CE Ö3 lab nios2time C CE F5 CE Ö4 hemlab C In- och utmatning CE F6 CE Ö5 CE Ö6 lab nios2io Avbrott och "trap" CE F7 CE Ö7 lab nios2int Cacheminnen CE F8 CE Ö8 hemlab cache Trådar, synkronisering CE F9 CE Ö9 hemlab trådar CE F10 CE Ö10 tentamen William Sandqvist william@kth.se

3. snaptime() Man måste kunna mäta hur lång tid olika kodavsnitt tar att exekvera.Timern kan därför också användas som ett ”tidtagarur”. William Sandqvist william@kth.se

4. snaptime() stw Snap-funktionen är jämförbar med att ta en ”mellantid” på ett tidtagarur. genom att skriva något (vad som helst) till register snapl så lagras ”mellantiden” i snap-registren. William Sandqvist william@kth.se

5. snaptime() William Sandqvist william@kth.se

6. { Hur många cykler tar ett tick? Lab 2 Assembler: inittimer, checktimer( eller valbart i C ) C: PutTime_hex Dessa funktioner skriver Du själv. Gör jämförande mätningar med simulatorn och med labutrustningen! William Sandqvist william@kth.se

7. Kommunikation William Sandqvist william@kth.se

8. Parallell och Serie -kommunikation Seriekommunikation behöver få ledningar, men går därför långsammare än parallell kommunikation. William Sandqvist william@kth.se

9. Seriekommunikationparallell-serie-parallell omvandling William Sandqvist william@kth.se

10. Asynkron seriekommunikation Vid seriekommunikation är det nödvändigt att sändare och mottagare opererar med samma i förväg överenskomna hastighet. Den hastighet med vilken bitarna överförs kallas för Bitrate [bit/sek]. Vanliga Bitrate´s är multiplar av 75 bit/sek som: 75, 150, 300, 600, 1200, 9600, 19200, 38400 ... Vi använder och 115200 bit/sek. William Sandqvist william@kth.se

11. UART-enhet Ex. UART-chip Serie/Parallell-omvandlingen på bitnivå tas ofta om hand med en specialkrets UART (Universal Asynchronous Reciever/ Transmitter), så att processorn kan leverera/mottaga hela tecken. Flera sådana enheter finns konfigurerade inuti Cyclone II chippet på DE2 kortet. William Sandqvist william@kth.se

12. Bitar och extrabitar Den asynkrona överföringstekniken innebär att man för varje byte lägger till extra bitar som ska göra det möjligt att skilja ut byten från bitströmmen. Ofta lägger man dessutom till en bit för felindikering. En nackdel med detta arrangemang är att dessa extra bitar sänker den effektiva överföringshastigheten (det vill säga antalet överförda bytes/sek). William Sandqvist william@kth.se

13. Skicka ett tecken … ’W’ = 0b01010111 • Dataöverföringens startar med att datalinjen hålls låg "0" under ett tidsintervall som är en bit långt (T = 1/Baudrate). Detta är startbiten. • Under 8 lika långa tidsintervall följer sedan databitarna, ettor eller nollor, med den minst signifikantabiten först och den mest signifikanta biten sist. • Därefter kan följa en paritetsbit, ett hjälpmedel vid detekteringen av överföringsfel. • Överföringen avslutas slutligen av att datalinjen för åtminstone ett bit-tidsintervall är hög. Det är stoppbiten. William Sandqvist william@kth.se

14. Mottaga ett tecken Mottagningen av data sker genom att man först inväntar startbitens negativa flank, för att därefter registrera datalinjen vid tidpunkterna 3T/2, 5T/2, ... 17T/2 relativt startflanken (dessa tider är databitarnas "mittpunkter"). Mottagaren "synkroniseras om" på nytt av varje startflank. Detta medför att relativt stora avvikelser från överens-kommen bauderate kan förekomma, hos både mottagare och sändare, innan dataöverföringen misslyckas! William Sandqvist william@kth.se

15. Baudratefel Vid serie-kommu-nikation är ”1” -12V och ”0” +12V Mindre än 0,5 bit fel på 10 bitar fungerar. Baudratefel < 5%. William Sandqvist william@kth.se

16. Paritetsbit/9:e bit En sedan länge använd metod för feldetektering är den s.k. paritets-kontrollen. Till den byte som överförs lägger man en extra s.k. paritetsbit som är så vald att det totala antalet ettor är jämnt vid jämn paritet (J), eller udda vid udda paritet (U). Sedan det överenskommits om vilken paritet J/U som ska gälla, kan mot-tagaren upptäcka om någon av de överförda bitarna "bytt" värde till följd av en störning. Paritetsbiten härstammar från automatiseringsteknikens barndom, då data överfördes med stansade hålremsor. De mekaniska stansutrustningarna "hängde sig" ibland, men att två stanspinnar skulle kärva samtidigt var obefintlig. En alternativ användning för en nionde bit är att låta den betyda ”allmänt anrop”. De åtta vanliga bitarna tolkas då som den anropades adress. William Sandqvist william@kth.se

17. Serieport Nios II • Läsning av RxData nollställer IBF • Skrivning till TxData (vad som helst) nollställer OBE William Sandqvist william@kth.se

18. 6.3 Eko/(Krypto) - program William Sandqvist william@kth.se

19. Terminalprogram till XP Hyperterminalen(ingår i Windows XP) PC:ns serieport(sällsynt numera) USB-port USB till serieport adapter finns vid lab. OBS! behöver drivrutin.(tag inte med en egen!) William Sandqvist william@kth.se

20. Terminalprogram till Vista Om Du använder USB-virtuell serieport – tag reda på COM-portens nummer först (med Enhetshanteraren/Device Manager) … PuTTY PuTTY William Sandqvist william@kth.se

21. Main – Eko-evighetsslinga .text .align 2 .global mainmain: call in_char # hämta mottaget tecken mov r4,r2 # returvärde till parameter call out_char # lämna tecken för sändning br main # omigen, evighetsslinga William Sandqvist william@kth.se

22. (Main – Krypto-evighetsslinga) Ett ändå bättre test är att ”kryptera” de ekade tecknen. Då vet man säkert att ekot inte bara beror på ”överhörning” mellan ledningarna! För att testa seriekommunikation brukar man skriva ett eko-program. Ser man vad man skriver i terminalfönstret så fungerar kommunikationen! .text .align 2 .global mainmain: call in_char # hämta mottaget tecken mov r4,r2 # returvärde till parameter addi r4,r4,1 # svag kryptering införs call out_char # lämna tecken för sändning br main # omigen, evighetsslinga William Sandqvist william@kth.se

23. main() eko i C William Sandqvist william@kth.se

24. 6.3 funktionen in_char() int in_char( void ); William Sandqvist william@kth.se

25. 6.3 funktionen out_char() void out_char( int ); William Sandqvist william@kth.se

26. C-funktion out_char() #define uart0 ( ( volatileunsignedint *) 0x860 )#define UART_RECIEVE_BIT 0x80 /* RXRDY */#define UART_TRANSMIT_BIT 0x40 /* TXRDY */ void out_char( int ch){unsignedint tmp = 0;while(!tmp) { tmp = uart0[2] & UART_TRANSMIT_Bit; } uart0[1] = ch & 0x7f; /* 7-bitars ASCII */} William Sandqvist william@kth.se

27. Hello World! void prtext( char *); .text .align 2 .global prtextprtext: push r31 # pga sub som anropar sub mov r8,r4 # kopia av pekare till textsträngloop: ldb r4,0(r8) # läs en char beq r4,r0,done # Strängslut ’\0’ push r8 # ifall OUT_CHAR förstör R8 call out_char # skriv char pop r8 # återställ r8 addi r8,r8,1 # peka på nästa char br loop # ett varv tilldone: pop r31 # återställ r31 ret William Sandqvist william@kth.se

28. Lagring av strängar .textmessage: .asciz ”Hello World!” En konstant sträng kan lagras i kodarean eller i data-arean. .datamessage: .asciz ”Hello World!” const char message[] = ”Hello World!”; prtext( message ); William Sandqvist william@kth.se

29. C-kod Hello World! void prtext( char *); void prtext( char * txt){unsignedint c;while( (c = *txt)!= 0) { out_char( c ); txt++; }} William Sandqvist william@kth.se

30. 6.5 Non-blocking funktioner William Sandqvist william@kth.se

31. Non-blocking in_charx() int in_charx( void ); William Sandqvist william@kth.se

32. C-funktion in_charx() #define uart0 ( ( volatileunsignedint *) 0x860 )#define UART_RECIEVE_BIT 0x80 /* RXRDY */#define UART_TRANSMIT_BIT 0x40 /* TXRDY */ int in_charx( void ){unsignedint tmp = uart0[2] & UART_RECIEVE_Bit;if(tmp) return ( uart0[0] & 0x7f );elsereturn –1; } William Sandqvist william@kth.se

33. Non-blocking out_charx() int out_charx( int ); William Sandqvist william@kth.se

34. 6.5 Eko, med non-blocking funktioner Nu blockeras man i vänteloopar i main i stället för i funktionerna. (finns egentligen ingen anledning att ha non-blocking funktioner i ett eko-program) William Sandqvist william@kth.se

35. Om det inte finns någon annan grupp som är färdig, så låna en ”studsplugg” och chatta med dig själv! A 6.6 Korsvis kommunikation Chatta med en kompisgrupp! A B A B William Sandqvist william@kth.se

36. 6.6 Korsvis kommunikation Två nya subrutiner behövs rec_charx()send_char() Som in_charx() och send_char(), fast för annan serieport. Dom skriver Du i C. send_char() och out_char() är så snabba, 100 s, så dom kan utan risk vara blockerande. Här behövs det non-blocking funktioner! William Sandqvist william@kth.se

37. send_char() William Sandqvist william@kth.se

38. rec_charx() William Sandqvist william@kth.se

39. Registeranvändning William Sandqvist william@kth.se