基于FPGA的422通信单元设计

论文摘要

串行通讯接口标准RS-422与常用的RS-232相比,具有抗干扰能力强、传输距离远、传输速率高等优点,在分布式控制系统和工业局部网络中已得到了日益广泛的应用,为此开发研制了RS-422通用接口单元,详细介绍了该接口单元的设计思想及其应用。论文内容来源于实际工程项目,属于FPGA技术在电子通信系统中的应用范畴。该项目的主要任务是对飞行中物体的性能参数进行测试,对被测产品的各种被测信号进行采集和处理。本文主要介绍基于FPGA的422通信单元设计,包括系统总体规划、总线协议设计、主控制器的FPGA实现、硬件设计和软件设计等内容。首先,本文在对项目背景、项目需求和总线接口协议进行分析的基础上,规划了系统的总体结构。并且根据此系统结构制定了相应的转换协议,以规范数据传输。其次,根据系统设计要求选择主控制器和外围器件,并以此搭建平台,完成系统设计。本系统设计主要包括通信控制模块、RS-422电平转换模块以及时序逻辑控制模块三个部分的设计。每一部分中均进行了详细的硬件电路设计和软件程序实现,并在设计完成后进行了仿真测试以验证本部分模块的功能。在设计过程中以模块化的编程思想为指导,便于系统的升级扩展。最后对系统进行了实验测试,测试结果表明基于FPGA的RS-422通信单元能够很好地实现RS-422串行总线之间的数据传输,达到了设计的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 基于FPGA的RS-422 通信单元技术现状及发展趋势
• 1.2.1 RS-422 通信的发展与技术创新
• 1.2.2 我国RS-422 通信单元技术现状
• 1.3 本设计要研究或解决的问题
• 2. RS-422 通信单元总体设计
• 2.1 RS-422 通信单元概述
• 2.2 RS-422 通信单元功能设计
• 2.2.1 RS-422 通信单元功能指标
• 2.2.2 RS-422 通信单元功能划分
• 2.2.3 RS-422 通信单元工作流程
• 2.3 RS-422 通信单元方案设计
• 2.3.1 设计思路
• 2.3.2 详细方案设计
• 2.4 主要元器件的选择
• 2.4.1 主控芯片
• 2.4.2 串行通信芯片
• 2.5 本章小结
• 3. 通信控制模块设计
• 3.1 基本功能介绍
• 3.2 通信控制模块硬件设计
• 3.3 通信控制模块软件设计
• 3.3.1 接收器（RECEIVE）设计
• 3.3.2 发送器（SEND）设计
• 3.3.3 软件整体设计
• 3.4 通信控制模块仿真验证
• 3.5 本章小结
• 4. RS-422 电平转换模块设计
• 4.1 基本功能介绍
• 4.2 RS-422 电平转换模块硬件设计
• 4.3 RS-422 电平转换模块软件设计
• 4.3.1 接收器（INCEPT）设计
• 4.3.2 发送器（TRAN）设计
• 4.3.3 编码器（ENCODE）设计
• 4.3.4 解码器（DECODE）设计
• 4.3.5 软件整体设计
• 4.4 本章小结
• 5. 时序逻辑控制模块设计
• 5.1 基本功能介绍
• 5.2 时序逻辑控制模块硬件设计
• 5.2.1 电源电路
• 5.2.2 时钟电路
• 5.2.3 复位电路
• 5.2.4 配置电路
• 5.2.5 硬件整体设计
• 5.3 时序逻辑控制模块软件设计
• 5.3.1 RS-232 接口控制器设计
• 5.3.2 RS-422 接口控制器设计
• 5.3.3 时序逻辑控制模块软件整体设计
• 5.4 时序逻辑控制模块仿真验证
• 5.5 本章小结
• 6. 基于FPGA的RS-422 通信单元的实验研究
• 6.1 实验目的
• 6.2 实验工具
• 6.3 实验方案
• 6.4 实验结果
• 6.5 实验总结
• 结论
• 附录A 位流控制单元部分程序
• 附录B 主控制单元程序
• 附录C 基于FPGA的422 通信单元原理图
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及参与的科研工作
• 致谢