基于FPGA的RS485主从通信协议
基于fpga的串口设计及实现
基于fpga的串口设计及实现
基于FPGA的串口设计及实现是一个涉及数字电路设计和通信协
议的复杂课题。
首先，让我们从串口通信的基本原理开始。
串口通信是一种通过串行传输数据的通信方式，它使用一个或
多个数据线（通常是一对）来逐位地传输数据。
常见的串口通信标
准包括RS-232、RS-485、UART等。
在FPGA中实现串口通信，需要
考虑以下几个方面：
1. 串口通信协议选择，根据具体的应用场景和需求，选择合适
的串口通信协议。
例如，UART是一种常见的串口通信协议，它使用
起始位、数据位、校验位和停止位来传输数据。
2. 串口通信接口设计，在FPGA中设计串口通信接口，需要考
虑数据的发送和接收，时钟信号的同步等问题。
通常需要使用FPGA
的IO资源来实现串口通信接口。
3. 串口通信协议的实现，在FPGA中实现选择的串口通信协议，包括数据的发送和接收、时序控制、校验等功能。
这通常需要使用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行开发。
4. 硬件调试和验证，设计完成后，需要进行硬件调试和验证，包括时序分析、波形仿真等工作，确保串口通信的稳定和可靠。
在实际的FPGA串口设计中，还需要考虑时钟频率、数据传输速率、数据格式、数据校验、中断处理等问题。
此外，还需要考虑FPGA与外部设备的接口，如与传感器、显示器、存储器等设备的接口设计。
总之，基于FPGA的串口设计及实现涉及到硬件设计、数字电路设计、通信协议等多个方面的知识，需要综合考虑各种因素，进行全面的设计和实现。
fpga做485通信 -回复
fpga做485通信-回复FPGA在485通信中的应用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）是一种灵活可编程的硬件设备，具有高性能和低功耗的特点。
它的广泛应用正在推动各种领域的技术发展，包括工业自动化、通信、汽车等。
在通信领域中，FPGA也发挥着重要的作用，尤其是在485通信中。
本文将逐步探讨FPGA在485通信中的应用和实现方法。
1. 485通信简介首先，让我们了解一下485通信的基本概念。
RS-485是一种串行通信标准，用于在不同设备之间传输数据。
它被广泛应用于工业自动化领域，因为它具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。
RS-485总线可以支持多个设备一起通信，这也是它与RS-232等其他通信标准的区别之一。
2. FPGA在485通信中的应用FPGA的可编程性使得它成为实现复杂通信协议的理想选择。
它可以根据特定的应用需求进行配置和优化，从而实现高效的数据传输和处理。
下面我们将探讨FPGA在485通信中的几个关键应用。
2.1 串行通信接口FPGA可以通过配置相应的硬件资源和逻辑电路来实现多个串行通信接口，以便与多个RS-485设备进行数据交换。
通过使用FPGA提供的片上通信资源和高速时钟，可以实现高速率的数据传输和符合485标准的数据解码。
此外，FPGA还可以提供额外的功能，如数据缓存、错误检验等。
2.2 协议转换FPGA还可以用于实现不同通信协议之间的转换。
在485网络中，可能存在不同的通信协议，如Modbus、Profibus等。
使用FPGA，可以轻松实现从一种协议到另一种协议的转换。
FPGA的灵活性和可编程性使得它能够根据具体协议规范实现相关的数据处理和转换操作。
2.3 数据处理和控制FPGA具有强大的数据处理和控制能力，可以实现实时的数据分析和决策。
在485通信中，FPGA可以用于高速数据采集和处理，以及实时控制应用。
例如，FPGA可以实时解码和处理传输的数据，进行实时控制和决策，从而提高系统的响应速度和稳定性。
RS485通信协议
RS485通信协议协议名称：RS485通信协议1. 引言RS485通信协议是一种用于串行通信的标准协议，常用于工业自动化领域。
该协议定义了数据传输的物理层和数据链路层规范，确保了多个设备之间的可靠通信。
本协议旨在详细描述RS485通信协议的标准格式和相关要求。
2. 范围本协议适用于使用RS485通信协议的设备和系统，包括但不限于工业控制系统、仪器仪表、数据采集设备等。
3. 术语和定义3.1 RS485：一种串行通信标准，支持多主多从的半双工通信方式。
3.2 数据传输速率：数据在物理介质上传输的速率，单位为bps。
3.3 帧：数据传输的最小单元，包括起始位、数据位、校验位和停止位。
3.4 主站：RS485通信网络中具有控制和管理功能的设备。
3.5 从站：RS485通信网络中执行主站指令的设备。
4. 物理层规范4.1 电气特性4.1.1 通信线路：使用双绞线作为通信介质，具有较好的抗干扰能力。
4.1.2 电压标准：通信线路的电平范围为-7V至+12V，其中-7V表示逻辑“1”，+12V表示逻辑“0”。
4.1.3 驱动能力：通信设备应具备足够的驱动能力，以确保信号在长距离传输时的稳定性。
4.2 连接方式4.2.1 线缆连接：使用双绞线连接主站和从站，其中一对线缆用于数据传输，另一对线缆用于信号地。
4.2.2 端子连接：使用标准的RS485通信端子连接主站和从站，确保连接的可靠性和稳定性。
5. 数据链路层规范5.1 帧格式5.1.1 起始位：一个起始位，逻辑为低电平。
5.1.2 数据位：8个数据位，按照LSB（Least Significant Bit）先传输。
5.1.3 校验位：可选的奇偶校验位，用于检测数据传输的错误。
5.1.4 停止位：一个或多个停止位，逻辑为高电平。
5.2 数据传输5.2.1 主从通信：主站发起通信，从站响应并回复数据。
5.2.2 数据传输速率：根据实际需求，可选择不同的数据传输速率，如9600bps、19200bps等。
RS485通信协议
RS485通信协议协议名称：RS485通信协议一、引言RS485通信协议是一种用于实现多节点通信的串行通信协议，适用于工业自动化领域。
本协议旨在规范RS485通信的物理层、数据链路层和应用层的通信规则，以确保通信的稳定性和可靠性。
二、术语和定义1. RS485：一种串行通信标准，支持多节点通信。
2. 主节点：RS485网络中负责发起通信请求的节点。
3. 从节点：RS485网络中响应主节点通信请求的节点。
4. 帧：通信数据的最小单位，包含起始位、数据位、校验位和停止位。
三、物理层规定1. 电气特性：a. 差分信号：使用两个信号线A和B，A线为正向信号，B线为反向信号。
b. 电平范围：高电平+1.5V至+5V，低电平-1.5V至-5V。
c. 驱动能力：RS485驱动器应具备足够的驱动能力，以确保信号传输的稳定性。
d. 终端电阻：每个RS485网络的两端应设置120欧姆的终端电阻。
2. 信号传输规则：a. 逻辑1：A线高电平，B线低电平。
b. 逻辑0：A线低电平，B线高电平。
c. 数据传输：通过在逻辑1和逻辑0之间切换来传输二进制数据。
d. 帧同步：通信双方通过一组起始位和停止位来确保帧的同步。
四、数据链路层规定1. 帧格式：a. 起始位：1个起始位，逻辑0，表示帧的开始。
b. 数据位：8个数据位，用于传输数据。
c. 校验位：1个校验位，用于验证数据的正确性。
d. 停止位：1个停止位，逻辑1，表示帧的结束。
2. 通信规则：a. 主从通信：主节点发送请求帧，从节点响应并返回应答帧。
b. 从节点地址：每个从节点都有一个唯一的地址，主节点通过地址识别从节点。
c. 通信速率：通信双方应事先约定通信速率，例如9600bps、19200bps等。
d. 重发机制：通信双方应实现重发机制，以确保数据的可靠传输。
五、应用层规定1. 数据传输：a. 数据格式：通信双方应事先约定数据的格式，例如ASCII码、二进制等。
b. 数据解析：接收方应能正确解析接收到的数据，以获取有效信息。
RS485通信协议
RS485通信协议协议名称：RS485通信协议一、引言RS485通信协议是一种用于串行通信的标准协议，广泛应用于工业自动化控制系统、数据采集设备、仪器仪表等领域。
本协议旨在规范RS485通信的数据帧格式、通信速率、错误检测等相关内容，以确保数据的可靠传输。
二、协议版本本协议的当前版本为1.0，后续版本的修订将在必要时进行。
三、通信参数1. 通信接口：RS4852. 通信速率：可配置，支持的范围为2400bps至115200bps3. 数据位：8位4. 停止位：1位5. 校验位：可选，支持无校验、奇校验和偶校验四、数据帧格式1. 起始位：1个起始位，固定为逻辑低电平2. 数据位：8位，按字节传输，低位在前3. 停止位：1个停止位，固定为逻辑高电平4. 校验位：可选，根据校验位的配置情况进行校验5. 同步字符：可选，用于同步通信双方的数据帧起始位置五、通信流程1. 主从模式：通信双方分为主机和从机，主机负责发起通信请求，从机负责响应请求并返回数据。
2. 数据传输：主机发送数据帧给从机，从机接收并解析数据，根据数据内容进行相应的处理，然后将结果返回给主机。
3. 错误处理：通信双方在传输过程中需要进行错误检测和纠正，确保数据的可靠性。
常用的错误检测方法包括奇偶校验、CRC校验等。
六、通信协议命令集1. 命令格式：命令由若干字节组成，包括命令码、参数等信息。
2. 命令解析：从机接收到命令后，根据命令码进行相应的处理，并返回执行结果给主机。
3. 命令集扩展：根据具体应用需求，可以扩展命令集，添加新的命令码和参数。
七、错误处理1. 数据校验错误：接收方在接收数据帧时，如果校验错误，则丢弃该帧，并向主机发送错误响应。
2. 超时处理：如果在规定时间内未收到从机的响应，则主机可以进行超时处理，例如重发命令或进行其他异常处理。
3. 其他错误：根据具体应用需求，可以定义其他错误码，并进行相应的处理。
八、安全性保障1. 数据加密：根据具体应用需求，可以对通信数据进行加密，确保数据的安全性。
基于RS_485总线主从通信协议及其实现
云南大学学报(自然科学版),2007,29(S2):259～262CN53-1045/N ISSN0258-7971 Journal of Yunnan U niversityΞ基于RS-485总线主从通信协议及其实现彭 娜,黎 英,林庆超,张英华(云南大学信息学院,云南昆明 650091)摘要:RS-485总线是工业现场控制系统常用的组网方法.本文中详细讨论了一种基于RS-485总线通信协议的设计,具有可靠、灵活,相比其它的主从通信协议设计可以实现即插即用功能.关键词:RS-485;主从通信协议;协议数据单元中图分类号:TP366 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2007)S2-0259-04 计算机技术、自动化技术和通信技术是现代信息科学技术的重要组成部分,是现代科学技术中的核心先导技术.计算机控制是计算机技术与自动控制理论及自动化技术紧密结合并应用于实际的结果.20世纪90年代高性能计算机、网络技术及多媒体技术的发展,使计算机应用向网络化、综合化、集成化、智能化发展,使自动控制技术更广泛地应用于工业、交通、服务等各行各业,而且控制的形式也越来越复杂.许多单机控制系统已逐渐向多机联网的方向发展,如:数据采集、消防、门禁、消费等控制系统,这就需要将各单机控制系统进行组网以进行相互通信,从简单的集中式控制逐渐向复杂的分布式、多控制端形式发展,出现了以网络通信技术为基础的新的控制形式.串行通信作为一种简单、廉价的通信方式在控制工程中广泛应用,其中RS -485总线型多CPU网络控制系统得到了推广与发展[1].1 硬件设计RS-485通信协议是工业控制中使用最为广泛的双向、平衡传输线标准,它支持多点联接,允许创建多达32个接点的网络,并可以在网络中增加另外32个模块;由于RS-485标准支持半双功通信,只需2根线就可以进行数据的发送和接收,同时具有抑制共模干扰的能力.在由单片机构成的多机串行通信系统中,采用主从式结构:子机不主动发送命令或数据,一切都由主机控制.并且在一个多机通信系统中,只有1台单片机作为主机,各台子机之间不能相互通讯,即使有信息交换也必须通过主机转发[2],RS-485构成的多机通信原理框图如图1.2 通信协议设计协议数据单元分为2种格式:通用帧格式(表1);特殊帧格式(表2)表1 通用帧格式T ab11 G eneral frame format地址功能数据长度数据CRC1B1B1B1-16B2B表2 特殊帧格式T ab12 S pecial frame format地址功能结束符1B1B0X00其中第1种格式为通用帧,第2种数据帧当主机检测与之连接从机的地址或者报接收数据出错时才用的格式.主从式通信方式,即主控制器采用循环查询的方式于各子控制器通信,子控制器相互间不直接通信,而是通过主控制器间接地相互通信.Ξ收稿日期:2007-09-20作者简介:彭 娜(1983- ),女,云南人,硕士生,主要从事低压电力载波通信协议方面的研究.通讯作者:黎 英(1963- ),男,云南人,教授,博士,主要从事嵌入式系统研究.主节点向从节点发送3种类型的请求:(1)广播模式 主节点向所有从节点发送请求.主节点发送的广播请求无需响应,所有的从机都必须接受,地址为0X00为广播请求保留[3].(2)查询地址模式 定期检测与主节点连接的从节点的地址,实现即插即用功能.主机发送一简单的数据帧来检测与之连接的从节点的地址.在本系统中设置的是主节点轮询完所有从节点3次,进行1次检测从节点的地址,主节点从地址0开始询问从节点,在等待一段时间(这段时间为数据往返1次的时间)后收到从节点的应答,则该从节点地址存在,将这个地址存入address[]中,如果在等待一段时间后没有收到应答信号,则认为此地址为空,将地址加1继续询问,直到地址为最大地址(最大地址指的是允许范围内可接最多的从机数量,如可最多可接32台从机,则最大地址为0X 20).图1 RS -485多机通信原理框图Fig 11 RS -485multi -SC M communication principle图2 查询地址模式流程图Fig 12 Demand address m ode flow -chart(3)单址通信模式 主节点寻址一个单独的从节点.从节点收到并处理请求之后,向主节点返回一个消息(应答).在这里一个会话包括2个消息:主节点的请求,从节点的应答.每个从节点的地址必须是独一无二的.主节点一次分别询问每一个从节点,主节点先发送握手信号给从节点,如果该从节点有数据要通信,则返回给主节点应答信号,这样从节点和主节点就建立起连接,然后交换数据,完毕后再继续询问下一台从节点;如果该从节点没有数据要通信,则不用应答主节点,主节点在固定的时间段(固定的时间段内是指数据往返1次所需的时间)内没有收到应答信号,则直接询问下一台从节点.数据的交换过程(包括建立连接和交换数据)采用一问一答的方式,主控制器询问了子控制器,子控制器才给予应答,收到应答后,数据交换才继续进行下去.这样的方式可以避免多个子控制器间没有次序的62云南大学学报(自然科学版) 第29卷数据通信,扰乱整个网络上数据的传输.本系统采用的是一问一答的可靠连接方式,在数据帧的传递过程中,如果等待对方应答超时,或者没有接收到正确数据(在指令数据帧格式中,还定义了CRC 校验字段,每一帧指令数据帧发送前,通过计算填入该字段,接收后读出该字段并进行验证),要求对方重发1次,如果再次等待应答超时或者没有接收到正确的应答,则认为此次通信失败.主机和从机的流程图分别如图3,4.图3 主机流程图Fig 13 H ost flow -chart3 小 结在系统中用AT ME L 系列单片机和RS -485通信芯片S N75176组网,波特率采用250K bps 进行通信.在实验系统中采用上述主从通信协议,主机轮询从机的方式进行通信.主机先检测与之连接从机的地址,检测之后与这些从机进行通信,轮询通信完3次后,再一次检测与之连接从机的地址,如果有新添加的从机,主机就可以在这次检测中检测到其地址,如果有拔出的从机,主机在检测中可以发现拔出从机的地址为空,则从通信从机地址中将这个地址删除.在实验中添加从机和拔出从机都不会影响整个通信,在最大从机允许范围内从机可随意添加或者删除,实现了即插即用功能.并且在整个系统中采用的是轮询方式,当与其中一台从机通信时发生故障,采取重发一次机制,如果仍然有错误,则结束与此台从机的本轮通信,开始与下一台从机通信,所以当个别从机发生故障的时候并不影响通信.162第S2期 彭 娜,等:基于RS -485总线主从通信协议及其实现图4 从机流程图Fig 14 Subordinate flow -chart参考文献:[1] 范辉.RS -485总线与C AN 总线应用比较[J ].上海电机学院学报,2005,8(5):54256.[2] 王天义,杨建中.一种新型RS -485接口芯片在远程多机通讯中的应用[J ].仪器仪表标准化与计量,2004(5):38240.[3] 王琦,秦娟英,周伟.用RS -485构成总线型多点数据采集系统[J ].计算机自动测量与控制,2000,8(6):45247.[4] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社,1999.[5] 史兴安,姜智忠,RS -485串行总线在实时控制中的应用[J ].微电子学与计算机,2001(2):49251.[6] 马朝,詹卫前,耿德根.Atmega8原理及应用手册[M].北京:清华大学出版社,2002.[7] 王苒,汤冬谊.基于RS485主从通信协议的实现[J ].现代电子技术,2003(24):67271.Achievement of master -slave communication architecture based on RS -485PE NG Na ,LI Y ing ,LI N Qing 2chao ,ZH ANG Y ing 2hua(School of In formation Engineering ,Y unnan University ,K unming 650091,China )Abstract :RS -485bus is used to group netw ork in industry control system.The thesis discusses a design of RS-485bus based communication protocol.The protocol is reliable ,flexible and can im plement PnP (plug and play )com pare to other master -slave communication protocols.K ey w ords :RS -485;master -slave communication protocol ;protocol data unit262云南大学学报(自然科学版) 第29卷。
fpga串口协议解析256字节
fpga串口协议解析256字节FPGA（现场可编程门阵列）作为一种高度集成的硬件平台，广泛应用于各种电子设备中。
串口协议是FPGA与外部设备进行通信的一种重要方式。
本文将简要介绍FPGA串口协议的原理，并以256字节数据为例进行详细解析，最后结合实际应用场景，阐述如何在实际项目中发挥FPGA串口协议的优势。
一、FPGA串口协议概述FPGA串口协议主要遵循RS-232、RS-485等标准，通过串行传输数据。
它包括数据位、停止位、校验位和波特率等参数。
在实际应用中，根据不同需求，可以选择不同的串口协议。
FPGA通过串口协议与外部设备进行数据交互，实现控制、监测等功能。
二、256字节数据解析以256字节数据为例，进行FPGA串口协议的解析。
首先，我们需要明确数据传输的格式：数据位8位，停止位1位，无校验位，波特率9600。
1.数据传输过程假设FPGA需要发送256字节数据，首先将数据分为若干组，每组8字节。
然后，将每组数据添加停止位和校验位，组成一个完整的数据帧。
数据帧按照波特率进行串行传输。
2.数据解析接收方收到数据帧后，根据协议解析数据。
首先剥离停止位和校验位，然后将剩余的8字节数据进行处理。
如果需要，可以进一步拆分数据，实现对单个字节的解析。
三、具体应用场景及实战案例1.工业控制在工业控制领域，FPGA可通过串口协议与各种传感器、执行器等设备连接，实现数据采集、处理和控制。
以一台智能工厂的自动化生产线为例，FPGA 可以采集传感器数据，如温度、湿度、速度等，并根据预设条件控制执行器，如电机、阀门等，实现闭环控制。
2.通信设备在通信设备领域，FPGA可以用于实现基带处理、信道编解码等功能。
以4G/5G基站为例，FPGA可以通过串口协议与射频芯片、基带芯片等模块通信，实现信号的处理和传输。
3.嵌入式系统在嵌入式系统中，FPGA可以作为主控芯片，通过串口协议与其他硬件模块通信，如显示模块、存储模块等。
RS-485图像数据并行传输协议的FPGA设计与实现
【］ ４ 刘岩俊， 闫海霞 ， 何昕 ． 基于 ＦＧ Ｐ Ａ的 Ｈ Ｌ 协议的实现［］ ＤＣ Ｊ．电子器
件 ， ０ ， （ ）７７ ７０ ２ ９３ ３ ： －１． ０ ２ ０
图 ３ Ｃ Ｃ校 验 示 意 图 Ｒ
ｌ ｌ 关 、 ２开 ， 经 过 １ ｔ Ｌ￣ ｑ１ 门 再 ６次 移 位 后 ， 移 位 寄 将
号后 ， 先发送“ １１ １０ ， 后从地址 寄存器 中取 出控 制 ０ １１１ ” 然 地址发送 ， 之后开始发送数据 ， 待发 送数据在 送入移 位寄 存器的同时 ， 也送入 Ｃ Ｃ校验器 和插零器 ， Ｒ 如果插零器检 测到 ５ 个连续 的… ’发“ ” １ ， ０ 位插入脉 冲给控制 电路 ， 控制 电路将暂停移位 寄存器 工作 ， 且产 生 “ ” 并 ０ 位插 入时钟 ，
１２ ３ Ｃ Ｃ校 验 ． ． Ｒ
３ 结论
在某 型光 电产 品 中采用 两 路 并 行 Ｓ Ｌ Ｄ Ｃ协议 完 成
１ ２ １０４图像 的传送 ， ４× ２ ０ 传输速率 可达 ３ ｂｔｓ 动态 ２Ｍ ｉ ， ／
路并行数据传输 。
参考文献 ：
图像无失真 、 尾现象 ， 拖 工作稳定可靠 ， 该方法可扩展至多
在 ５个 “” 插 入 １ “ ”从 而 完 成 “ ” 入 过 程 。控 制 ｌ后 个 ０， ０插
图４ 基 于 Ｉ Ｇ 的仿 真 波形 图（ 图） ’ Ａ Ｐ 截
电路还负责对 帧长寄存器 中的数据进行计数减 ， 当帧长寄
存器 中的数为零 时 ， １ 将 ６位 Ｃ Ｃ校验码 发送 出去 ， Ｒ 将发 送完成 中断写入 中断 向量寄存 器 ， 并产生 中断脉 冲 ， 知 通 ＦＧ Ｐ Ａ将 Ｒ －８ Ｓ ４５置于接 收状态 。