基才FPGA的异步通信控制器设计与实现-论文.pdf

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1、第23卷第13期电子设计工程2015年7月Vo1．23NO．13ElectronicDesignEngineeringJu1．2015基才FPGA的异步通信控制器设计与实现刘志刚，陈超，曹卫娜(1．成都信息工程学院电子工程学院，四川成都610225；2．成都信息工程学院通信工程学院，四川成都610225；3．电子科技大学计算机科学与工程学院，四川成都611731)摘要：介绍了利用现场可编程门阵列(FPGA)设计一个I／O板可以实现串口异步通信，I／O板主要完成中转上位机指令和下位机数据及中间控制的功能。设计可实现下位机任意配置标准波特率、数据传输超时时间以及上位机工作状态等。该设计接口简单、

2、易于扩展、便于应用于桥接下位机和上位机的场合及只需输入配置指令便可实现传输要求。关键词：FPGA；串口通信；实现；配置中图分类号：TN919文献标识码：A文章编号：1674—6236(2015)13-0185—04DesignandimplementationofasynchronouscommunicationcontrollerbasedonFPGALIUZhi-gang，CHENChao2,CAOWei-na(1．SchoolofElectronicEngineering,ChengduUniversofInformationTechnology,Chengdu610225，China

3、,"2．SchoolofCommunicationEngineering,ChengduUniversityofInformationTechnology,Chengdu610225，China,"3．schoolofComputerScienceandEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu611731，China)Abstract：Designisintroducedbyusingfieldprogrammablegatearray(FPGA)todesignI／Oboardtorealiz

4、eserialasyn-chronouscommunicationandI／Oboardmainlycompletesthefunctionoftransferringuppermachinedata,thelowermachinedataandmiddlecontro1．Designcanrealizethatalowermachineconfiguresarbitrarilystandardbaudrate，datatransmissiontimeoutanduppermachineworkingstate，etc．Thedesigninterfaceissimple，easytoexp

5、and，appliedtoconnectupperma—chineandlowermachineandaslongastheinterfaceimpo~sconfigurationcommands，itmayrealizethetransferringrequest．Keywords：FPGA；serialcommunication；realization；configuration串口通信是一种设备与设备间通信的重要又普遍的方位机和下位机的关键枢纽，如图1所示。式，分同步和异步两种。异步通信收发器可以和多种标准串行1)上位机以每次1字节数据形式下发给I／O板，I／0板直接口进行全双工异步通

6、信，具有传输距离远、可靠性高和成本接将收到的字节传给下位机或者如果上位机下发的两字节间低等优点【1】。一般异步通信收发器可由专用芯片实现，专用芯片隔超过330ms(可调)，则I，0板下发5字节时间标签给下位一般具有功能多、管脚多、内部资源丰富等特点。如果只使用基机。上位机端串口数据格式如表1，其中字节以先发低位后发本的通信功能，显然使用专用芯片可造成资源浪费、增加开发高位的方式传输。难度和成本。理论上，两个设备间通信往往是直接用数据线连2)I／0板初始化通讯接口后，应处于允许上位机发送的接，但在实际工程中，一些设计要求可能会增加设计的复杂度状态。和稳定性，导致开发周期延长，为了设计各方的方便

7、性、可行性3)下位机以固定8字节数据形式上传给I，0板，I，0板解和兼容性，本设计提出将一些常见的串行通信指标和要求放在析到l字节的请求上报命令后开始接收下位机上传的数据报一个独立的接口板上做，只需留出相应的接口，就可以桥接两文并传给上位机，直到I／0板接收到停止上报命令才终止向设备，这样可保证系统的稳定性和可行性。考虑到FPGA的内上位机上报数据。指令格式如表2所示。部资源丰富、可重复编程、开发周期短等特点