基于FPGA的RS232接口時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　電子發(fā)燒友網(wǎng)核心提示：RS 232接口是現(xiàn)在最常用的一種通信接口。隨著FPGA技術(shù)的高速發(fā)展，一些常見的接口電路的時(shí)序電路可以通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)，通過(guò)這種設(shè)計(jì)可減少電路系統(tǒng)元件的數(shù)量，提高系統(tǒng)集成度和可靠性。詳細(xì)闡述了如何通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)RS 232接口的時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)。

　　RS 232接口是1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了代替DB25的DB9接口，現(xiàn)在都把RS 232接口叫做DB9。RS 232接口是最常見的一種串行通信接口，普通PC機(jī)一般都具有此類接口，其最高通信速率（波特率）為115．2 Kb／s。采用9 600b／s進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換的應(yīng)用較多。通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)其時(shí)序電路，主要完成發(fā)送和接收兩部分邏輯電路的設(shè)計(jì)。

　　1 發(fā)送邏輯電路的設(shè)計(jì)

　　1.1 時(shí)序近似

　　RS 232接口可選的波特率如9 600b／s，115．2 Kb／s等同11．059 2 MHz的時(shí)鐘有著整數(shù)倍的關(guān)系，但通常情況下提供FPGA的時(shí)鐘大多采用頻率為40～80 MHz，同11．059 2 MHz之間存在一定的時(shí)序誤差。

　　例如一個(gè)由1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位組成，假定串行信號(hào)的波特率為9 600b／s，則每個(gè)位的時(shí)序時(shí)間為：

　　104 166．666 666 666 666 666 666 666 666 67 ns

　　相當(dāng)于80 MHz計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到：

　　8 333．333 333 333 333 333 333 333 333 333 3舍去小數(shù)部分。

　　由80 MHz驅(qū)動(dòng)的計(jì)數(shù)器產(chǎn)生時(shí)序時(shí)每個(gè)字符誤差為4．166 666 666 666 666 666 666 666 666 666 7 ns。這樣由10個(gè)字符組成的一次發(fā)射時(shí)序誤差約為41．7 ns小于1／1 000可以忽略不計(jì)。

　　1.2 發(fā)送時(shí)序設(shè)計(jì)

　　RS 232接口的時(shí)序電路由啟動(dòng)電路、字符產(chǎn)牛電路、同步時(shí)鐘產(chǎn)生電路。波特率控制電路，和時(shí)序關(guān)閉電路組成。發(fā)送時(shí)序電路原理框圖如圖1所示。