摘要：摘要一種用于系統(tǒng)內(nèi)芯片級(jí)串行擴(kuò)展的應(yīng)用研發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)包括PC機(jī)構(gòu)成的上位機(jī)和單片機(jī)構(gòu)成的下位機(jī)。上位機(jī)提供了良好的人機(jī)交互界面；下位機(jī)采用虛擬器件、虛擬接口，通過(guò)單片機(jī)軟件和I/O口線模擬出多種串行接口的訪問(wèn)時(shí)序邏輯。借助這一平臺(tái)，可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)具有I2C、SPI、Microware、One-wire等接口的從器件芯片的操作，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)前的測(cè)試工作。

關(guān)鍵詞：串行擴(kuò)展平臺(tái)時(shí)序

應(yīng)用串行接口芯片擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)，在初步選擇了串行接口的芯片后，為了對(duì)芯片的資源更好地了解，開(kāi)發(fā)者一般在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的硬件電路并編制相應(yīng)的軟件對(duì)其測(cè)試，待性能驗(yàn)證后再確定最終的設(shè)計(jì)方試的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)以PC機(jī)為人機(jī)接口、采用單片機(jī)產(chǎn)生芯片串行通信時(shí)序。應(yīng)用這一平臺(tái)可以大大簡(jiǎn)化芯片使用前的測(cè)試過(guò)程。這一平臺(tái)也為單片機(jī)串行擴(kuò)展的初學(xué)者提供了快捷的學(xué)習(xí)工具。本平臺(tái)目前集成了SPI、One-wire、Microware、I2C四種串行接口，在今后的使用中，可根據(jù)需要增加串行接口的種類。

1串行擴(kuò)展平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

SPI、One-wire、Microware、I2C是目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的幾個(gè)串行擴(kuò)展接口。具有I2C和One-wire接口的外圍器件都有自己的地址編號(hào)，單片機(jī)通過(guò)軟件選通器件；而SPI和Microware擴(kuò)展接口芯片首先要通過(guò)單片機(jī)I/O口線選通其片選腳，然后才能對(duì)其進(jìn)行操作。這四種串行擴(kuò)展接口都有不同的時(shí)序要求，但每一種總線的基本時(shí)序要求都是一致的，對(duì)芯片的操作無(wú)非是讀出或?qū)懭耄煌氖蔷唧w的數(shù)據(jù)字節(jié)內(nèi)容，只要按照各自的時(shí)序和命令操作，即可實(shí)現(xiàn)芯片功能。本文的串行擴(kuò)展平臺(tái)就是基于這一方法搭建的。

串行擴(kuò)展平臺(tái)由兩部分組成：上位機(jī)部分由PC機(jī)構(gòu)成，具有人機(jī)接口界面，操作起來(lái)方便直接；下位機(jī)部分由單片機(jī)及擴(kuò)展接口電路構(gòu)成，并通過(guò)RS-232接口與上俠機(jī)通信。

摘要：介紹了利用可編程邏輯陣列把1路RS232擴(kuò)展至4路RS422的串行口電路設(shè)計(jì)方法。該擴(kuò)展電路不占用PC系統(tǒng)資源，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，通用性和可補(bǔ)性強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于主從式多機(jī)通訊系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞：串行通訊；數(shù)據(jù)采集；集散控制；RC232；RS422

由于RS－422總線具有抗干擾能力強(qiáng)、通訊速率高、通訊距離遠(yuǎn)、可以與多臺(tái)從機(jī)通訊等特點(diǎn)，所以，該總線在數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控管理及集散控制系統(tǒng)的主從式多機(jī)通訊系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。但是，若在一條RS－422通訊總線上連接過(guò)多的從機(jī)，則有可能會(huì)由于總線負(fù)擔(dān)過(guò)重，而使系統(tǒng)可靠性變差，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

為了解決RS422總線在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)出一種以可編程邏輯陣列GAL16V8為核心的串行口擴(kuò)展電路。它可將微機(jī)的一路RS232串行口擴(kuò)展至4路RS－422串行口。該電路通過(guò)主機(jī)軟件對(duì)DTR、RTS控制信號(hào)的編程，可以和任選通訊接口的從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；也可以不用DTR、RTS控制信號(hào)，而直接實(shí)現(xiàn)主機(jī)與全部通訊接口的從機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，同時(shí)可在不改變?cè)瓉?lái)軟件的情況下，做到即插即用。

本電路采用DC－DC隔離電源供電，主機(jī)與通訊接口之間采用高速光耦來(lái)實(shí)現(xiàn)光電隔離，從而增強(qiáng)了主機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力。此外，該擴(kuò)展電路還具有不占用系統(tǒng)資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、通用性強(qiáng)和性能可靠等特點(diǎn)，因此，可廣泛應(yīng)用于全雙工通訊方式的主從式多機(jī)通訊系統(tǒng)。

在實(shí)際的煤氣泄漏巡檢系統(tǒng)中，筆者用該擴(kuò)展電路組成的主從式多機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與40多臺(tái)數(shù)據(jù)采集裝置之間的數(shù)據(jù)通訊，而且保證了通訊性能的穩(wěn)定可靠。

摘要：針對(duì)利用微控制器（MCU）控制液晶顯示驅(qū)動(dòng)器（LCD）的應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例，提出一種采用串行方式來(lái)設(shè)計(jì)微控制器和液晶顯示驅(qū)動(dòng)器之間接口的方案。該方案是在現(xiàn)有點(diǎn)陣式液晶顯示屏上附加一個(gè)MCU，通過(guò)程序設(shè)計(jì)利用MCU的I/O端口去模擬I2C串行總線，從而實(shí)現(xiàn)利用MCU去控制LCD的目的；同時(shí)介紹一種在圖符液晶顯示系統(tǒng)中顯示動(dòng)態(tài)曲線的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：液晶顯示驅(qū)動(dòng)器I2C串行總線MSP430

1概述

點(diǎn)陣式液晶與外部的硬件接口簡(jiǎn)單，能以點(diǎn)陣或圖形方式顯示出各種信息，因此在電子設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。但是，對(duì)它的接口設(shè)計(jì)必須遵循一定的硬件和時(shí)序規(guī)范，不同的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器，可能需要采用不同的接口方式和控制指令才能夠?qū)崿F(xiàn)所需信息的顯示。某些液晶顯示驅(qū)動(dòng)器與外部的接口必須采用串行方式，而其串行接口往往不是標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，這就為這類液晶顯示驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種利用微控制器（MCU）的I/O端口，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)模擬與所使用的液晶顯示驅(qū)動(dòng)器規(guī)范相符的串行總線的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)MCU對(duì)液晶顯示驅(qū)動(dòng)器的控制，從而建立起一套不但可以顯示各種字符，而且可以動(dòng)態(tài)顯示曲線的游人顯示系統(tǒng)。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要:隨著電子設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，要求更高速率信號(hào)的互聯(lián)。在傳統(tǒng)并行同步數(shù)字信號(hào)的數(shù)位和速率將要達(dá)到極限的情況下，開(kāi)始轉(zhuǎn)向從高速串行信號(hào)尋找出路。本文將簡(jiǎn)單介紹了高速串行差分信號(hào)的設(shè)計(jì)。

一、前言

隨著近幾年對(duì)速率的要求快速提高，新的總線協(xié)議不斷的提出更高的速率。傳統(tǒng)的總線協(xié)議已經(jīng)不能夠滿足要求了。串行總線由于更好的抗干擾性，和更少的信號(hào)線，更高的速率獲得了眾多設(shè)計(jì)者的青睞。而串行總線又尤已差分信號(hào)的方式為最多。而在我們的項(xiàng)目中的PCI-Express串行信號(hào)線正采用了LVDS技術(shù)。

二、串行LVDS信號(hào)的PCB設(shè)計(jì)

2.1差分信號(hào)的概念和有點(diǎn)

差分信號(hào)（DifferentialSignal）在高速電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，電路中最關(guān)鍵的信號(hào)往往都采用差分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。何為差分信號(hào)？通俗地說(shuō)，就是驅(qū)動(dòng)端發(fā)送兩個(gè)等值、反相的信號(hào)，接收端通過(guò)比較這兩個(gè)電壓的差值來(lái)判斷邏輯狀態(tài)“0”還是“1”，而承載差分信號(hào)的那一對(duì)走線。差分信號(hào)與普通的單端信號(hào)走線相比，最明顯的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:

摘要：介紹一種基于編/解碼器的PC機(jī)與多單片機(jī)之間的串行通信方法，并對(duì)智能卡的設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明。該編/解碼器通信方案，軟好地解決了多機(jī)系統(tǒng)中作為上位機(jī)的工控機(jī)對(duì)各下位機(jī)的尋址問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：編/解碼器雙口RAMPC串行通信UM3758-108

在遙測(cè)、遙控領(lǐng)域中，常常使用工業(yè)PC機(jī)與單片機(jī)組成的多機(jī)系統(tǒng)完成測(cè)控任務(wù)。PC機(jī)因其豐富的軟硬件資源和友好的人機(jī)界面而被用作上位機(jī)，而單片機(jī)則因其優(yōu)越的性價(jià)比和靈活的功能配置而被用作下位機(jī)。上位機(jī)和下位機(jī)之間通過(guò)串行數(shù)據(jù)總線（如CAN總線、RS485總線等）連接，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，一般先由上位機(jī)發(fā)出地址幀對(duì)指定的下位機(jī)尋址，在得到確認(rèn)以后向選中的下位機(jī)發(fā)送命令和參數(shù)，或者接收該下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)。但在多機(jī)系統(tǒng)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信遇到的一個(gè)首要問(wèn)題是如何區(qū)分總線的地址信息和其它的數(shù)據(jù)信息，這也是各類通信協(xié)議和通信規(guī)約中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。由于目前所使用的通信協(xié)議和通信規(guī)約比較復(fù)雜，因此在一個(gè)簡(jiǎn)單的主從式多機(jī)系統(tǒng)中，往往由開(kāi)發(fā)人員自行定義一些簡(jiǎn)單的通信協(xié)議來(lái)解決上述問(wèn)題。本文介紹一種基于編/解碼器的通信方案，較好地解決了多機(jī)系統(tǒng)中作為上位機(jī)的工控機(jī)對(duì)各下位機(jī)的尋址問(wèn)題。

1編/解碼芯片UM3758-108A

專用編/解碼芯片UM3758-108A屬大規(guī)模CMOS器件，其引腳排列如圖2所示：A0～A9為三態(tài)編碼地址輸入；D0～D7為二態(tài)鎖存式編碼數(shù)據(jù)輸入或輸出；OSC引腳外接振蕩電阻和電容，其值決定發(fā)送頻率；VSS為電源地；T/R為編碼發(fā)送與編碼收選擇引腳，接高電平時(shí)為編碼發(fā)送，接低電平時(shí)為接收編碼；IN為編碼脈沖輸入引腳（接收解碼時(shí)）；TX/RX外接驅(qū)動(dòng)電路，為編碼發(fā)送輸出端，該引腳也可作為爭(zhēng)碼接收正確標(biāo)志顯示（RX輸出低電平）；VDD為電源正端（3～12V）。

單片UM3758-108A芯片是一個(gè)完整的接口電路，集編碼發(fā)送和解碼輸出于一身。當(dāng)T/R端接高電平時(shí)，地址碼A0～A9和數(shù)據(jù)碼D0～D7構(gòu)成一個(gè)18位的數(shù)據(jù)幀，從TX/RX端循環(huán)不斷地串行發(fā)送出去；當(dāng)T/R端接低電平時(shí)，編碼脈沖由IN端輸入，如果接收的地址碼連續(xù)兩次與本地地址碼一致，接收數(shù)據(jù)將按位傳送到輸出鎖存器中，由D0～D7引腳輸出。同時(shí)TX/RX引腳輸出低電平，表示接收正確。

1緒論

我所做的單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)主要在實(shí)驗(yàn)室完成,參考有關(guān)的書(shū)籍和資料，個(gè)人完成電路的設(shè)計(jì)、焊接、檢查、調(diào)試，再根據(jù)自己的硬件和通信協(xié)議用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)發(fā)射和顯示程序，然后加電調(diào)試，最終達(dá)到準(zhǔn)確無(wú)誤的發(fā)射和顯示。在這過(guò)程中需要選擇適當(dāng)?shù)脑侠淼碾娐穲D扎實(shí)的焊接技術(shù)，基本的故障排除和糾正能力，會(huì)使用基本的儀器對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試，會(huì)熟練的運(yùn)用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，會(huì)用相關(guān)的軟件對(duì)自己的程序進(jìn)行翻譯，并燒進(jìn)芯片中，要與對(duì)方接收機(jī)統(tǒng)一通信協(xié)議，要耐心的反復(fù)檢查、修改和調(diào)試，直到達(dá)到預(yù)期目的。

單片機(jī)串行通信發(fā)射機(jī)采用串行工作方式，發(fā)射并顯示兩位數(shù)字信息，既顯示00-99，使數(shù)據(jù)能夠在不同地方傳遞。硬件部分主要分兩大塊，由AT89C51和多個(gè)按鍵組成的控制模塊，包括時(shí)鐘電路、控制信號(hào)電路，時(shí)鐘采用6MHZ晶振和30pF的電容來(lái)組成內(nèi)部時(shí)鐘方式，控制信號(hào)用手動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)控制，P1口來(lái)控制，P2、P3口產(chǎn)生信號(hào)并通過(guò)共陽(yáng)極數(shù)碼管來(lái)顯示，軟件采用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，發(fā)射程序在通信協(xié)議一致的情況下完成數(shù)據(jù)的發(fā)射，同時(shí)顯示程序?qū)Πl(fā)射的數(shù)據(jù)加以顯示。

畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是了解基本電路設(shè)計(jì)的流程，豐富自己的知識(shí)和理論，鞏固所學(xué)的知識(shí)，提高自己的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑥亩邆湟欢ǖ脑O(shè)計(jì)能力。

我做得的畢業(yè)設(shè)計(jì)注重于對(duì)單片機(jī)串行發(fā)射的理論的理解，明白發(fā)射機(jī)的工作原理，以便以后單片機(jī)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)和研制打下基礎(chǔ)，提高自己的設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的知識(shí)理論，做到理論和實(shí)際結(jié)合。本課題的重要意義還在于能在進(jìn)一步層次了解單片機(jī)的工作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)。理解單片機(jī)的接口技術(shù)，中斷技術(shù)，存儲(chǔ)方式，時(shí)鐘方式和控制方式，這樣才能更好的利用單片機(jī)來(lái)做有效的設(shè)計(jì)。

我的畢業(yè)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，硬件部分和軟件部分。硬件部分介紹：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行通信發(fā)射機(jī)電路的設(shè)計(jì)，單片機(jī)AT89C51的功能和其在電路的作用。介紹了AT89C51的管腳結(jié)構(gòu)和每個(gè)管腳的作用及各自的連接方法。AT89C51與MCS-51兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命：1000次可擦，數(shù)據(jù)保存10年，全靜態(tài)工作：0HZ-24HZ，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128*8位內(nèi)部RAM，32跟可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，5個(gè)可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)震蕩和時(shí)鐘電路，P0和P1可作為串行輸入口，P3口因?yàn)槠涔苣_有特殊功能，可連接其他電路。例如P3.0RXD作為串行輸出口，其中時(shí)鐘電路采用內(nèi)時(shí)鐘工作方式，控制信號(hào)采用手動(dòng)控制。數(shù)據(jù)的傳輸方式分為單工、半雙工、全雙工和多工工作方式；串行通信有兩種形式，異步和同步通信。介紹了串行串行口控制寄存器，電源管理寄存器PCON，中斷允許寄存器IE，還介紹了數(shù)碼顯示管的工作方式、組成，共陽(yáng)極和共陰極數(shù)碼顯示管的電路組成，有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)顯示兩種方式，說(shuō)明了不同顯示方法與單片機(jī)的連接。再后來(lái)還介紹了硬件的焊接過(guò)程，及在焊接時(shí)遇到的問(wèn)題和應(yīng)該注意的方面。硬件焊接好后的檢查電路、不裝芯片上電檢查及上電裝芯片檢查。軟件部分：在了解電路設(shè)計(jì)原理后，根據(jù)原理和目的畫(huà)出電路流程圖，列出數(shù)碼顯示的斷碼表，計(jì)算波特率，設(shè)置串行口，在與接受機(jī)設(shè)置相同的通信協(xié)議的基礎(chǔ)上編寫(xiě)顯示和發(fā)射程序。編寫(xiě)完程序還要進(jìn)行編譯，這就必須會(huì)使用編譯軟件。介紹了編譯軟件的使用和使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題，及在編譯后燒入芯片使用的軟件PLDA，后來(lái)的加電調(diào)試，及遇到的問(wèn)題，在沒(méi)問(wèn)題后與接受機(jī)連接，發(fā)射數(shù)據(jù)，直到對(duì)方準(zhǔn)確接收到。在軟件調(diào)試過(guò)程中將詳細(xì)介紹調(diào)試遇到的問(wèn)題，例如：通信協(xié)議是否相同，數(shù)碼管是否與芯片連接對(duì)應(yīng)，計(jì)數(shù)器是否開(kāi)始計(jì)數(shù)等。

摘要:設(shè)計(jì)串行通信電路，實(shí)現(xiàn)手機(jī)藍(lán)牙與基于51單片機(jī)的藍(lán)牙模塊之間的數(shù)據(jù)透?jìng)鞴δ堋Ｔ摴δ軐?shí)現(xiàn)的過(guò)程是，手機(jī)上的數(shù)據(jù)經(jīng)藍(lán)牙透?jìng)鳠o(wú)線通信方式發(fā)送至單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上，單片機(jī)將接收到的8位數(shù)據(jù)顯示在單片機(jī)開(kāi)發(fā)板的發(fā)光二極管(LED)上，同時(shí)將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送至手機(jī)App客戶端上，以確認(rèn)發(fā)送數(shù)據(jù)的正確性。

關(guān)鍵詞:藍(lán)牙數(shù)據(jù)透?jìng)?串行異步通信;數(shù)據(jù)交互;51單片機(jī)

藍(lán)牙技術(shù)是基于WPAN(wirelesspersonalareanetwork)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，可在固定設(shè)備與移動(dòng)設(shè)備之間建立短程收發(fā)連接［1］。它屬于一種短距離通信技術(shù)，應(yīng)用前景良好。尤其在智能家具、智能穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)中，操作易行的藍(lán)牙數(shù)據(jù)交互方式受到了消費(fèi)者的青睞［2］。目前，基于MCS－51系列單片機(jī)的產(chǎn)品占有一部分市場(chǎng)，與其配套的各類開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和軟件也在不斷完善。本次研究將針對(duì)串行通信電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，擬實(shí)現(xiàn)基于STC89C52的藍(lán)牙數(shù)據(jù)透?jìng)髋c串行通信功能。

1電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)涉及硬件部分和電路部分。其中，硬件部分包括手機(jī)用戶端和51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板及藍(lán)牙模塊。電路部分為手機(jī)藍(lán)牙與基于51單片機(jī)的藍(lán)牙模塊通信電路。其設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。手機(jī)與藍(lán)牙模塊之間采用無(wú)線通信透?jìng)髂Ｊ剑畲笸ㄐ啪嚯x為50m。藍(lán)牙模塊與開(kāi)發(fā)板之間采用串口通信方式。

2藍(lán)牙數(shù)據(jù)透?jìng)鞣绞?/p>

摘要:本文對(duì)比了幾種在航空電子系統(tǒng)中常見(jiàn)的差分串行傳輸形式，從RS-422A、RS-485和ARINC429接口電氣特性、數(shù)據(jù)流方向、通訊速率、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式、線制、同步機(jī)制、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等方面進(jìn)行比較分析。給出了各種差分串行傳輸形式在航空電子設(shè)備上的適用性分析。

關(guān)鍵詞:RS-422A;RS-485;ARINC429;差分串行傳輸

1緒論

在航空電子設(shè)備局部系統(tǒng)或局部設(shè)備互聯(lián)通訊中，差分串行傳輸通訊以其平衡傳輸抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用設(shè)備支撐廣泛，形式簡(jiǎn)單，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。較為常見(jiàn)的差分串行傳輸通訊形式主要包括RS-422A、RS-485和ARINC429。下面就RS-422A、RS-485和ARINC429的各項(xiàng)特性進(jìn)行分析比較。

1三種常見(jiàn)差分串行傳輸形式比較

1．1編碼形式。RS-422A和RS-485采用雙極性非歸零碼，ARINC429采用雙極性歸零碼的編碼形式。1．2信號(hào)電平。RS-422A和RS-485在信號(hào)電平方面規(guī)定一致。驅(qū)動(dòng)端A，B間電壓差+2～+6V之間為邏輯0，A，B間電壓差-2～-6V之間為邏輯1。RS-422A接收端A，B間電壓差大于200mV為邏輯0，A，B間電壓差小于-200mV為邏輯1。ARINC429驅(qū)動(dòng)端A，B間電壓差為+10±1．0V為邏輯高;驅(qū)動(dòng)端A，B間電壓差為0±0．5為邏輯空;驅(qū)動(dòng)端A，B間電壓差為-10±1．0為邏輯低。ARINC429接收端A，B間電壓差在+6．5V～+13V為邏輯高;接收端A，B間電壓差在-2．5V～+2．5V為邏輯空;接收端A，B間電壓差在-13V～-6．5V為邏輯高。1．3線制。RS-422A采用四線制形式，兩發(fā)送兩接收，另外需要一根屏蔽地線。實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的全雙工傳輸。RS-485可以采用兩線制，可以采用四線制形式。當(dāng)采用兩線制形式時(shí)為半雙工通訊，兩線制可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)雙向傳輸。當(dāng)采用四線制時(shí)，兩發(fā)送兩接收，另外還需要一根屏蔽地線。采用四線制時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的全雙工傳輸。ARINC429采用四線制形式，兩發(fā)送兩接收，另外需要一根屏蔽地線。實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的全雙工傳輸。1．4傳輸速度。RS-422A和RS-485最大支持10Mbps的通訊速率。ARINC429分為高低速兩種傳輸速度模式。高速模式下為100kbps;低速模式下為12．5～14．5kbps。1．5端接匹配電阻。RS-422A和RS-485為防止在高速率傳輸下反彈信號(hào)未被完全吸收疊加在下一信號(hào)電平上出現(xiàn)誤碼，因此需在遠(yuǎn)端加端接電阻。端接電阻需大于90歐姆，典型值為120歐姆。不加中繼轉(zhuǎn)發(fā)器的情況下，一條總線上不能加2個(gè)以上的終端匹配電阻。ARINC429外部使用20-26號(hào)線纜典型線纜阻抗為60～80歐姆，不需要進(jìn)行阻抗匹配。1．6總線偏置電阻。RS-422A和RS-485為防止總線狀態(tài)空閑時(shí)誤采集到電平波動(dòng)產(chǎn)生誤碼，需在接收端增加總線的偏置電阻。接收端B端通過(guò)偏置電阻上拉到VCC，接收端A端通過(guò)偏置電阻下拉到VCC對(duì)應(yīng)的地。偏置電阻的阻值由終端節(jié)點(diǎn)的值決定。最終要使B，A間的壓差大于200mV。ARINC429不需要總線偏置電阻。1．7通訊幀格式。RS-422A和RS-485無(wú)規(guī)定，需用戶自定義。ARINC429信號(hào)的基本信息單元是包含32位的一個(gè)數(shù)字字。這類字有五個(gè)應(yīng)用組:BNR數(shù)據(jù)，BCD數(shù)據(jù)，離散數(shù)據(jù)，維修數(shù)據(jù)(通用)和AIM數(shù)據(jù)(應(yīng)答、ISO5號(hào)字母表和維護(hù)(ISO5號(hào)字母標(biāo))數(shù)據(jù))。［1］1．8同步機(jī)制。RS-422A和RS-485通過(guò)判定包頭數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)同步，但需要注意防止出現(xiàn)誤判包頭導(dǎo)致通訊不上的情況。ARINC429在連續(xù)傳輸時(shí)，兩個(gè)相鄰的數(shù)據(jù)字之間至少需要有4個(gè)比特時(shí)間(零電平電壓)間隔來(lái)區(qū)分。［2］1．9數(shù)據(jù)校驗(yàn)RS-422A和RS-485可自定義奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)或其它校驗(yàn)算法。ARINC429通訊幀中規(guī)定了奇偶校驗(yàn)位，其采用奇校驗(yàn)算法。

1數(shù)字串行加法器

在數(shù)字串行加法器中，字長(zhǎng)為W的操作數(shù)被分為P個(gè)位寬為N（N能被W整除，P＝W／N）的數(shù)字，然后從低位開(kāi)始相加，在P個(gè)時(shí)鐘內(nèi)完成加法操作。P個(gè)時(shí)鐘周期稱為一個(gè)采樣周期（SamplePeriod）。

N＝2的數(shù)字串行加法器結(jié)構(gòu)如圖1所示。如果輸入操作數(shù)的字長(zhǎng)為8，那么串行加法器可以在4個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成加法運(yùn)算。這個(gè)加法器只用了兩個(gè)全加器的資源，比一般的8bit行波進(jìn)位加法器小。

數(shù)字串行加法器的控制也比較簡(jiǎn)單，輸入移位寄存器完成并行－串行轉(zhuǎn)換功能，通過(guò)移位操作不斷為加法器提供位寬為N的操作數(shù)；Control信號(hào)指示了新采樣周期的開(kāi)始，此時(shí)carry清零；輸出移位寄存器完成串行－并行轉(zhuǎn)換，輸出計(jì)算結(jié)果。

對(duì)于特定的輸入字長(zhǎng)，通過(guò)選擇不同的N，可以實(shí)現(xiàn)速度、面積不同的數(shù)字串行加法器。這樣，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)實(shí)際情況加以選擇，提高了設(shè)計(jì)的靈活性。

圖22bit全加器連接示意圖

摘要：在通信和控制系統(tǒng)中，常使用異步串行通信控制器(UART)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輔助信息的傳輸。為實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信，通常用軟件識(shí)別發(fā)往本站點(diǎn)或其它站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這會(huì)加大CPU的開(kāi)銷。介紹了一種基于FPGA的UARTIP，由硬件實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信時(shí)的數(shù)據(jù)過(guò)濾功能，降低了CPU的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)性能。

關(guān)鍵詞：UART多點(diǎn)通信FPGA知識(shí)產(chǎn)權(quán)

在通信和控制系統(tǒng)中，常使用異步串行通信實(shí)現(xiàn)多塊單板之間的輔助通信，各個(gè)單板通過(guò)總線方式連接。為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，需要由軟件定義一套較復(fù)雜的通信協(xié)議，過(guò)濾往來(lái)的數(shù)據(jù)，消耗了CPU較多的時(shí)間。89C51單片機(jī)有一種九位通信方式，采用一位地址位來(lái)實(shí)現(xiàn)通信對(duì)象的選擇，只對(duì)發(fā)往本地址的地址發(fā)生中斷進(jìn)而接收數(shù)據(jù)。通用的UART芯片如16C550和89C51等構(gòu)成總線式的通信系統(tǒng)時(shí)，需要由CPU通過(guò)軟件處理接收到的地址和產(chǎn)生九位的數(shù)據(jù)。本文介紹的UART采用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)，可以用FPGA實(shí)現(xiàn)，可應(yīng)用于SoC設(shè)計(jì)中。其主要特性如下：

·全硬件地址識(shí)別，過(guò)濾數(shù)據(jù)不需要CPU的介入；支持一個(gè)特殊地址，可用于監(jiān)聽(tīng)和廣播。

·支持查詢和中斷兩種工作方式，中斷可編程。

·接收和發(fā)送通路分別有128ByteFIFO，每個(gè)接收字節(jié)附帶狀態(tài)信息。