2021-08-16_fpga 422通信

FPGA UART通信实现（一）

1、UART

通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通常称作UART） 是一种串行异步收发协议。UART通信协议如下图所示：

空闲态：
当总线处于空闲状态时信号线为高电平‘1’。

起始位 Start：
开始进行数据传输时发送方要先发出一个低电平’0’来表示传输字符的开始。
数据位 Data：
起始位之后就是要传输的数据，数据可以是5，6，7，8，9位，先发送最低位，最后发送最高位。
奇偶校验位 Parity：
奇校验（odd parity）：如果数据位中’1’的数目是偶数，则校验位为’1’，如果’1’的数目是奇数，校验位为’0’。
偶校验（even parity）：如果数据为中’1’的数目是偶数，则校验位为’0’，如果为奇数，校验位为’1’。
无校验（no parity）
停止位 Stop：
数据结束标志，可以是1位，1.5位，2位的高电平‘1’。

波特率：
数据传输速率使用波特率来表示，单位bps（bits per second），UART常见的波特率9600bps，115200bps等等，其他标准的波特率是1200，2400，4800，19200，38400，57600。

2、RS232

EIA-RS-232C 对RS232电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。RS232的电器电气特性如下：
在 TxD 和 RxD 上(负逻辑：负电平为1，正电平为0)：
逻辑 1(MARK)=-3V～-15V
逻辑 0(SPACE)=+3～＋15V

计算机异步串口RS232 DB9连接器，各引脚编号及定义见下图

FPGA与计算机的串口RS232通信需要使用RS232电平转换芯片，如MAX3232（芯片之间的互联：单片机与单片机、单片机与FPGA互联，无需转换芯片）。
DB9连接器通常只需接入RX、TX和GND三根线就可以了，DB9的2脚RX(输入)接MAX3232的输出端R1OUT或R2OUT，DB9的3脚TX(输出)接MAX3232的输入端T1IN或T2IN。

3、RS422

RS422相对于RS232采用差分线进行数据传输，其最大传输速率可达到10Mbps。
采用RS422与计算机异步串口RS232通信需要使用RS422转RS232转换器，如下图所示，其中RS422的T/R+、T/R-为差分发送端，RS422的RXD+、RXD-为差分接收端。

FPGA使用单端转差分芯片完成RS422数据传输，如MAX3490。将RS422/RS485转RS232转换器的T/R+、T/R-接MAX3490的A和B，RXD+、RXD-接MAX3490的Y和Z。

4、RS485

RS485也采用差分线进行数据传输，最大传输速率可以达到10Mbps。与RS422不同的是，RS485通信是半双工，只需2跟线，RS422为全双工，需要4跟线。
FPGA 使用485芯片实现RS485通信，如MAX3485。与计算机通信需将RS422/RS485转RS232转换器的T/R+、T/R-接MAX3485的A和B。FPGA控制/RE、DE完成发送、接收转换，当/RE=0 且 DE=0时，为接收态；当/RE=1且DE=1时，为发送态。

5、其他

完成与计算机的异步串口通信也可以使用RS232转USB线或者RS422/485转USB线。

板子上使用串口转USB芯片，用一根USB线连接板卡与计算机就可完成异步串口通信，如CH340芯片。

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引用

UART详解
TTL转RS232电路–分享原理图和参考资料
RS232标准9针串口引脚定义