基于RS422通信的FPGA软件设计第一天

基于RS422通信的FPGA软件设计 告

一、需求分析

1 设计输入

1）发送端采用RS-422标准异步串行协议，波特率为115.2kbps，每个字节发送时包含1bit起始位，8bit数据位，1bit奇校验位，1bit停止位。数据字节内部的传输顺序为低位在前高位在后，高字节在前低字节在后。

2）软件版本使用Vivado，硬件平台选择Xilinx A7系列XC7A100T_2FGG484；

3）FPGA的系统时钟为40MHz；

2 具体要求

1） 设计一个异步422接收端FPGA软件，并将接收到的数据按字节写入FPGA内部FIFO中；

2） 要求画出软件实现流程图；

3） 软件编写完成后，要求对其输出接口进行仿真，并给出仿真结果；

二、详细设计

我们都知道，在一般情况下我们会使用串口进行通讯，但是这种串口只适合连接2个设备之间，因此存在很多不方便之处（比如我们进行一对多的通讯），制约了串行数据的收发，这个时候我们就可能需要用到485通讯协议。除了RS485以外，常见的还有RS232和RS422。

1 RS485、RS232、RS422各协议简介

RS485：2线式（A、B）、半双工、点对多主从通讯（4线制因只能点对点已经淘汰）

RS485采用差分信 负逻辑，同一总线上最多可以挂接32个节点。缺点就是共模干扰问题和EMI问题。

RS422：4线制、全双工、点对多主从通讯（实际上还有一根信 地线，共5根线）

RS422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”。允许在相同传输线上连接多个接受节点，最多可接256个节点。

而RS422/RS485为非标准接口，一般为15针串行接口（也有使用9针接口的），每个设备的引脚定义也不一样。另外还需要说明的是，RS422和RS485也有区别：RS422为4线制，全双工模式；RS485为两线制，半双工模式。

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，RS-232是PC机与通信中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯，而RJ45接口通常用于数据传输，最常见的应用为 卡接口。

9针RS232串口线序（DB9）

1 CD 载波侦测（Carrier Detect）

2 RXD 接收数据（Receive）

3 TXD 发送数据（Transmit）

4 DTR 数据终端准备（Data Terminal Ready）

5 GND 地线（Ground）

6 DSR 数据准备好（Data Set Ready）

7 RTS 请求发送（Request To Send）

8 CTS 清除发送（Clear To Send）

9 RI 振铃指示（Ring Indicator）

至于哪一个是1，我们要看具体的线材，分为交叉和直接两种接法（下图是普通的接口图，一般1234的位置都是这样的）：

3 RS232，RS485的特性区别

1）RS485的电气特性：首先，逻辑性简单，十分容易表示。逻辑“1”表示的就是2到6V的电压值，逻辑“0”表示的就是-2到-6V的电压值。接口方面不易损坏，耐用。并且能与TTL兼容，使用方便，便捷。

2）RS485的数据最高传输速率为10Mbps。

3） RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，也就是说有很不错的抵御外界干扰的能力。

RS232、RS422与RS485标准仅仅是关于接口的电气特点存在标准，它是不会关系到插件、电缆和协议，建立在这个要求之上我们使用者能够建立属于我们的高层通信协议。

RS232、RS422和RS485他们都属于串行的数据接口，并且还都是由EIA颁发的，RS232是于1962年颁发的。RS422完全是RS232改进而来的，为了提高RS232通信长度不够用、效率不高的问题，RS422规定了一种平衡通信接口，它能够把传输速率提升至10Mbps，传输长度提高至3900英尺处于速率小于100Kbps时，还能够在一条平衡总线上连接十个接收器。

故整体的设计思路是先完成单个的RS232通信，然后再在程序中进行例化声明，来实现RS422的通信即可。

三、仿真结果

四、 问题思考

五、参考资料

[参考一](终于有人把常用的三种通讯方式：RS485、RS232、RS422讲明白了_新浪科技_新浪 (sina.com.cn))

[参考二]([ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程]第十二章 RS422实验_ALINX技术博客-CSDN博客)

SOC FPGA教程]第十二章 RS422实验_ALINX技术博客-CSDN博客](https://blog.csdn.net/m0_53439615/article/details/112880676pm=1001.2014.3001.5502))

[参考三]([ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程]第十二章 RS422实验_ALINX技术博客-CSDN博客)