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  • 为了解决下一代无线通信基站中多天线(MIMO)信号处理所带来的巨大数据吞吐量要求,本文基于Virtex-5 FPGA的GTP单元给出了一种在高级电信计算架构(ATCA)机箱内实现单对差分线进行3.125Gbps串行传输的设计方案。
  • xilinx7系列FPGA根据不同器件类型,集成了GTP、GTX、GTH以及GTZ四种串行高速收发器,四种收发器主要区别是支持线速率不同,图一可以说明在7系列里面器件类型和支持收发器类型以及最大收发器数量。...

    xilinx的7系列FPGA根据不同的器件类型,集成了GTP、GTX、GTH以及GTZ四种串行高速收发器,四种收发器主要区别是支持的线速率不同,图一可以说明在7系列里面器件类型和支持的收发器类型以及最大的收发器数量。

     

    图一

            Xilinx的7系列FPGA随着集成度的提高,其高速串行收发器不再独占一个单独的参考时钟,而是以Quad来对串行高速收发器进行分组,四个串行高速收发器和一个COMMOM(QPLL)组成一个Quad,每一个串行高速收发器称为一个Channel,以XC7K325T为例,GTX在FPGA内部如图二所示:


    图二

              对于每一个串行高速收发器,其包含了发送部分和接收部分,内部结构图三:

    图三

            发送端和接收端功能独立,均由PMA(Physical Media Attachment,物理媒介适配层)和PCS(PhysicalCoding Sublayer,物理编码子层)两个子层组成。其中PMA子层包含高速串并转换(Serdes)、预/后加重、接收均衡、时钟发生器及时钟恢复等电路。PCS子层包含8B/10B编解码、缓冲区、通道绑定和时钟修正等电路。

    GTX发送端处理流程:首先用户逻辑数据经过8B/10B编码后,进入一个发送缓存区,该缓冲区主要是PMA子层和PCS子层两个时钟域的时钟隔离,解决两者时钟速率匹配和相位差异的问题,最后经过高速Serdes进行并串转换,有必要的话,可以进行预加重、后加重。值得一提的是,如果在PCB设计时不慎将TXP和TXN差分引脚交叉连接,则可以通过极性控制来弥补这个设计错误。接收端和发送端过程相反,相似点较多,这里就不赘述了,需要注意的是RX接收端的弹性缓冲区,其具有时钟纠正和通道绑定功能。

    上面是GTX的性能和结构功能概述,下面详细分析GTX的时钟结构。

    以7系列的GTX来说,每个Quad有两个外部差分参考时钟源,其中一个Quad的时钟结构如图四所示:

    图四

            红色方框部分是两个差分参考时钟输入,每个外部参考时钟的输入必须经过IBUFDS_GTE2源语之后才能使用。绿色方框是来自其他Quad的参考时钟输入,7系列FPGA支持使用相邻(南北方向)Quad的参考时钟作为当前Quad的参考时钟,多路参考时钟源经过一个选择器之后,分两路进入QPLL和CPLL,如图五和图六,其中蓝色方框是QPLL,黄色方框是CPLL,对于一个GTX Channel来说,可以独立选择参考时钟,可以选择QPLL,也可以选择CPLL,QPLL和CPLL的区别在于两者支持的线速率不同,QPLL支持的线速率高于CPLL,图七是外部参考时钟模型的详细结构,红色箭头表示QPLL通路,黄色箭头表示CPLL通路。


    图五

    图六

    图七

            因为每一个Quad有两个外部参考时钟,因此对于每一个Quad来说,可以选择两个不同的参考时钟,每一个CHANNEL的接收端和发送端都可以独立选择参考时钟,如图八所示:

    图八

            如果用户需要使用其他Quad的参考时钟源来作为当前Quad的参考时钟,在满足下面三个条件的情况下可以使用:

            1.       只能使用当前Quad上方的Quad的参考时钟;

            2.       只能使用当前Quad下方的Quad的参考时钟;

            3.       一个Quad的参考时钟源不能驱动超过3个Quad的收发器(只能驱动当前Quad和上下方相邻两个Quad);

            满足上面的条件,就可以把其他Quad的参考时钟配置成当前Quad的参考时钟,如图九所示,注意图中红色方框表示相邻的Quad:

    图九

            QPLL和CPLL的区别,在于两者支持的线速率不同,对于CPLL来说,支持的线速率位1.6GHz到3.3GHZ之间,而对于QPLL来说,GTX支持的线速率分两档,Lower Baud支持5.93GHz~8.0GHz,Upper Baud支持9.8GHz~12.5GHz,对于GTH则不分档位,支持的线速率为8.0GHz~13.1GHz。



    本文转载于:http://blog.csdn.net/ladywn/article/details/52836818

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    单片机的串行口及应用

    通信方式:

    ​ 1.并行通信:数据的各位同时进行传送。速度快、效率高、成本高

    ​ 2.串行通信:数据一位一位地按顺序进行传送。减少传输线、降低通信成本

    按照数据传送方向: 单工、半双工、全双工。一般情况下多数串行口工作在半双工,原因:用法简单。

    波特率: 每秒传送二进制属马的位数,单位pbs (位/秒),衡量的是数据的传输速率,常用的波特率有2400bps、4800bps、9600bps…等。接收端和发送端的比特率分别设置时,必须保证两者相同。

    串行通信的两种基本通信方式:

    1.异步通信;

    ​ 以字符(或字节)为单位组成的数据帧进行传送。一帧数据由 起始位、数据位、可编程校验位和停止位组成。
    在这里插入图片描述
    组成:起始位、数据位、可编程位、停止位。

    同步通信

    数据以块为单位连续进行的传送,在传送数据前首先通过同步信号保证发送和接收端同步(该同步信号一般由硬件实现)。然后连续传送整块数据。特点有同步时钟线。

    7.2 MCS-51 的串行口控制器

    串行口的内部结构

    MSC-51 内部有一个可编程的全算公共串行通信接口,可以作为通用异步就收/发送器(UART),也可作为同步移位寄存器,他的数据帧格式可分为 8位、10位、11位3 种。可设置多种不同的波特率。通过引脚RXD(P3.0)、TXD(P3.1)与外界进行通信。结构如图;
    在这里插入图片描述
    虚线框内部是串行口结构,包括 两个数据缓存器 SBUF 串行控制寄存器 SCON 发送和接受引脚。两个SBUF(发送/接收)在物理上是相互独立的,但是公用一个地址(99H),通过读写指令来区分到底是对那个SBUF进行操作。

    发送控制器的作用是在 门电路 和 定时器T1 的配合下将SBUF(发)的并行数据转换为串行数据并自动添加起始位、可编程位、停止位。这一过程结束可是发送中断请求标志位TI 自动置1,用于通知CPU已将数据发送到TXD引脚。

    接收控制器的作用是在 接收移位寄存器 和 定时器T1 的配合下将来自 RXD引脚 的串行数据转换为并行数据并自动过滤掉 起始位、可编程位、停止位。这一过程结束可是接收中断请求标志位RI 自动置1,用于通知CPU已将数据存入SBUF(收)。

    整体来看:发送的数据从SBUF(发)直接发出。接收的数据要先经过接收移位寄存器后才到达SBUF(收),接收完数据到SBUF(收)后接收端可通过接收移位寄存器立即接收下一帧数据。因此发送端为单缓冲结构,发送端为算换从结构,好处是避免在第二帧接受的数据到来时,CPU 未来得及接受地一帧数据而引起两针数据重叠错误。

    定时器T1的作用是产生用以接受过程中节拍控制的时钟信号(方波脉冲)。

    串行口控制寄存器

    两个:串行口控制寄存器SCON、电源控制俱存其PCON

    SCON串行口寄存器(98H)
    在这里插入图片描述
    SM2、TB8、RB8 主要用于多机通信.

    SM0 SM1 方式 功能说明
    0 0 0 8位同步移位寄存器方式
    0 1 1 10位数据异步通信方式
    1 0 2 11位数据异步通信方式
    1 1 3 11位数据异步通信方式

    PCON电源控制寄存器(不可位寻址)
    在这里插入图片描述
    通信波特率的计算

    51单片机以定时器1作为波特率信号发生器,其溢出脉冲经过分频单元后送到手法控制器中,分频单元如图:

    波特率的计算公式:通讯时钟波特率 = fosc/(12*(2^n - a)) * 2^SMOD/32

    晶振频率 fosc 一定后波特率大小取决于 T1 的工作方式 你和计数初值 a,也取决于波特率选择为SMOD。

    7.3串行口工作方式0及其应用(8位同步移位寄存器方式)

    SM0 SM1 = 00 时为串口工作方式0状态,
    在这里插入图片描述
    ​ 串口方式0逻辑示意图

    数据帧8位为一帧,先传输低位,后传输高位。无起始位和停止位,都有P3.0引脚出入。通信固定频率为12分频晶振,出供给内部收发逻辑外还通过引脚P3.1输出,作为芯片接口的移位时钟信号。

    工作方式 0 并不用于串行通信,而是通过串并转换用于扩展单片机I/O口。方式0通常与移位寄存器芯片配合使用。

    实例1 二级管循环显示

    /*

    */

    7.4串行工作方式1及其应用(10位数据异步通信方式 )

    SM0 SM1 = 10 时为串行口工作方式1状态,与方式0相比方式1发生了如下变化

    1.通信时钟波特率是可变的,由软件设定为不同速率,其值为:

    ​ fosc/(12*(2^n - a)) * 2^SMOD/32

    因此,串行口工作方式一 初始化时要设置 TMOD(CATE、C/T、M1、M0)、PCON(SMOD),并确定计数器初值a。
    在这里插入图片描述
    2.发送数据由TXD(P3.1)接收数据RXD(P3.2).需经过接收移位寄存器换从输入,初始化时需设置SCON(RI,TI、REN、SM1,SM0).

    数据帧由十位组成,1位起始位 1位终止位 八位数据位。主要用于点对点串行通信

    7.5串行工作方式2及其应用(11位数据异步通信方式 )

    SM0 SM1 = 10 时为串行口工作方式2;

    1.与方式1相比,数据帧有11为组成,1位起始位、8位数据位、1位可编程位、1位停止位。在发送时 TB8 的值可以自动被添加到数据真的第 9 位并随数据帧一起发送。接收时 数据帧的第 9 位可自动被送入 RB8 中第九位数据可有用户安排,可以做为奇偶校验位也可做其他控制位。

    2.通信时钟频率是固定的,可由 SMOD 设置为 1/32或1/64晶振频率。即 2^SMOD/64 * fosc 。初始化时仅需要设置PCON。

    3.发送完成后(SBUF发 为空),TI自动置1 ;但接收完成后(SBUF收 为空),RI的状态要由 SM2 和 RB8 共同决定。若SM2 = 1,仅当 RB8 = 1 时接受逻辑单元才能使 RI置 1。 若此时RB8 = 0 则接收逻辑单元也无法使RI 置1.。 反之若 SM2 = 0 无论 RB8 为何值,接收逻辑单元都能使 RI 置 1.

    7.6 串行工作方式3及其应用(11位数据异步通信方式)

    SM0、SM1 = 11 时串行口工作在方式 3。与方式2相比 方式 3 的波特率是可变的。(其余都与方式 2 相同)

    fosc/(12 * (2^n - a)) * 2^ SMOD /64

    方式3 主要用于要求进行错误校验或者 主从式 系统通信的场合。 每个从机都有各自独立的地址00H、11H等,从机初始化都设置为串口方式 2 或 3,并使 SM2 = REN = 1(多机通信、允许接收),开放串口中断。主机向某从机发送命令时先发送目标从机的地址给所有从机,之后再发送数据或命令信息。主机发送的地址信息的第 9 位为 1 。数据或命令信息的第九位 为 0 .

    从机接受到地址信息后。从机接收到的第九位都为 1 ,都能激活中断。在中断函数里比对 本机地址与发来的地址对比相符使本机 SM2 为0 . 不相等继续保持为1。

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  • 摘要: 本文介绍了基于CAN 总线由87C196CA 单片机构成多微控制器系统串行通讯实现。...由此而构成CAN 总线支持分布式控制和实时控制,其串行通信方式灵活可靠,传输距离较远。由于CAN 总线具有通信速率高、工作可
  • STM32 串行传输总线I2C

    2016-12-20 13:51:01
    I2C BUS 是Phililps 公司推出一种基于两线芯片串行传输总线.I2C总线采用了器件地址硬件设置方法,通过软件寻址完全避免了器件片选地址方法,从而使硬件系统具有简单灵活可扩展特点 . I2C总线在标准模式...

    I2C 介绍 :

    I2C BUS 是Phililps 公司推出的一种基于两线的芯片串行传输总线.I2C总线采用了器件地址的硬件设置方法,通过软件寻址完全避免了器件片选地址的方法,从而使硬件系统具有简单灵活可扩展的特点 .

     

    I2C总线在标准模式下,数据传输率可达100kbps  高速模式下400kbps 目前I2C广泛应用于消费电子产品,通信产品,仪器仪表及工业测控系统中 。

     

    I2C只有有两根线 :  SDA线和时钟SCL线。

     

    每个器件都有唯一一个的地址以供识别,并在主模式或者从模式下,而且各器件都可以作为一个发送器或接收器。

    微控制器包含I2C发送/接收器都可以选择主模式或从模式工作,但任任意时刻I2C总线上只允许一个微控制器工作在主模式下,作为主控器;而另一个控制器必须工作在从模式下作为被控器。

    特点 : 

    1 二线传输  ;

    2 无中心主机 ;

    3  软件寻址 ;

    4 应答式数据传输工程 ;

    5 节点可带电接入或撤出 ;

     

    I2C  数据传输  : 

    传输 第一个8位数据为寻址字节,包括7位的被控器地址和1位方向位 , 接着被控器 发出 A (应答位) ,紧接着是主控器与被控器之间的数据传输和应答 。在数据传输完成后 ,主控器要发出停止信号。

     

    起止信号  :  在SCL 保持高电平器件 ,SDA 由高电平的跳到低电平 , 

                                    

    停止信号 : SCL 保持高电平期间 , SDA由低电平往高电平跳边 。

                                        

     

    字节格式

      发送到SDA 线上的每个字节必须为8 位,每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须处理一个响应位。

     

    应答响应   

           数据传输必须带响应,相关的响应时钟脉冲由主机产生。在响应的时钟脉冲期间发送器释放SDA 线(高)。   

           在响应的时钟脉冲期间,接收器必须将SDA 线拉低,使它在这个时钟脉冲的高电平期间保持稳定的低电平。

           也就是说主器件发送完一字节数据后要接收一个应答位(低电平),从器件接收完一个字节后要发送一个低电平。

     

     

    STM32  的 I2C 模块 :

     

    1 . I2C 主设备功能  : 产生 时钟  ; 产生 起始和停止信号 

     

    2 . I2C 从设备功能  : 可编程的I2C地址检测  ;  可响应 2个从地址 的双地址能力  ;  停止位检测 ;

     

    3 . 状态标志 :  发送器/ 接收器模式标志  ;   字节发送结束标志  ;   I2C总线忙标志  ;

     

    4 . 错误标志 : 主模式时的仲裁丢失 ;地址/ 数据传输后的应答(ACK) 错误 ; 检测到起始和停止错位 ; 禁止拉长时钟功能后的上溢  和 下溢  ; 

       

      发送过程  : 

    起始条件后 在 SCL 上升沿 到来时 SDA  被 接收方接收数据 , SCL 下降沿 来的时候 换下一组 数据 ;

     

     

    未完待续 。。。。

     

     

     

     

     

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  • 在工业控制中,串口是常用计算机与外部串行设备之间数据传输通道,由于串行通信方便易行,所以应用广泛。 本文将介绍在Windows平台下串行通信工作机制和用Visual C++设计串行通信程序编程方法及通信方式。...

      在工业控制中,串口是常用的计算机与外部串行设备之间的数据传输通道,由于串行通信方便易行,所以应用广泛。
     
       本文将介绍在Windows平台下串行通信的工作机制和用Visual C++设计串行通信程序的编程方法及通信方式。
     
       VC中实现串行通信的编程技术
     
       以下我们将介绍VC中几种实现串行通信的编程技术:
     
       利用VC++的标准通信函数
     
       利用VC++的标准通信函数_inp和_outp可实现串口通信。下面是一个串口初始化的程序:
     
       void init_com(PORT)
     
       {char i;
     
       outp(PORT+3,0x80);
     
       outp(PORT,0x0C);
     
       outp(PORT+1,0);
     
       outp(PORT+3 ,0x3a);
     
       outp(PORT+3 ,0x03);
     
       i=inp(PORT+5) && 0xfe;
     
       outp(PORT+5,i);}
     
       使用串行通信控件MSComm
     
       串行通信控件MSCOmm32.OCX提供了使用RS-232来进行数据通信的所有协议,VC为该控件提供了标准的事件处理函数、过程,并通过属性和方法提供了串行通信的设置。它使用户能够方便地访问Windows串行通信驱动程序的大多数特性,包括输入、输出缓冲区的大小及决定何时使用流控制命令挂起数据传输等。
     
       在ClassWizard中为新创建的通信控件定义成员对象(CMSComm m_Serial),通过该对象便可以对串口属性进行设置,MSComm控件共有27个属性。以下是通过设置控件属性对串口进行初始化的实例:
     
       BOOL CSampleDlg:: PortOpen()
     
       { BOOL m_Opened;
     
       ......
     
       m_Serial.SetCommPort(2); // 指定串口号
     
       m_Serial.SetSettings("4800,N,8,1");
     
       // 通信参数设置
     
       m_Serial.SetInBufferSize(1024);
     
       // 指定接收缓冲区大小
     
       m_Serial.SetInBufferCount(0);
     
       // 清空接收缓冲区
     
       m_Serial.InputMode(1);
     
       // 设置数据获取方式
     
       m_Serial.SetInputLen(0);
     
       // 设置读取方式
     
       m_Opened=m_Serail.SetPortOpen(1);
     
       // 打开指定的串口
     
       return m_Opened;}
     
       打开所需串口后,我们需要考虑串口通信的时机。在接收或发送数据过程中,可能需要监视并响应一些事件和错误,所以事件驱动是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。使用OnComm事件和CommEvent属性捕捉并检查通信事件和错误的值。发生通信事件或错误时将触发OnComm事件,CommEvent属性的值将被改变,应用程序通过检查CommEvent属性值并作出相应的反应。
     
       使用API函数
     
       控件虽然简单易用,但由于必须拿到对话框中使用,在一些需要在线程中实现通信的应用场合下,控件的使用显得捉襟见肘。API是附带在Windows内部的一个极其重要的组成部分。Windows的32位API主要是一系列很复杂的函数和消息集合。它可以看作是Windows系统为在其下运行的各种开发系统提供的开放式通用功能增强接口。雅思答案
     
       通信程序在CreateFile处指定串口设备及相关的操作属性,再返回一个句柄,该句柄将被用于后续的通信操作,并贯穿整个通信过程。串口打开后,其属性被设置为默认值,根据具体需要,通过调用GetCommState(hComm,&&dcb)读取当前串口设备控制块DCB设置,修改后通过SetCommState(hComm,&&dcb)将其写入。运用ReadFile()与WriteFile()这两个API函数实现串口读写操作,若为异步通信方式,两函数中最后一个参数为指向OVERLAPPED结构的非空指针,在读写函数返回值为FALSE的情况下,调用GetLastError()函数,返回值为ERROR_IO_PENDING,表明I/O操作悬挂,即操作转入后台继续执行。此时,可以用WaitForSingleObject()来等待结束信号并设置最长等待时间,举例如下:
     
       BOOL bReadStatus;
     
       bReadStatus = ReadFile( m_hIDComDev, buffer,
     
       dwBytesRead, &&dwBytesRead, &&m_OverlappedRead );
     
       if(!bReadStatus){
     
       if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING){
     
       WaitForSingleObject(m_OverlappedRead.hEvent,1000);
     
       return ((int)dwBytesRead);}
     
       return(0);}
     
       return ((int)dwBytesRead);
     
       多线程下实现串行通信
     
       Windows内部的抢先调度程序在活动的线程之间分配CPU时间,Windows区分两种不同类型的线程,一种是用户界面线程(User Interface Thread),它包含消息循环或消息泵,用于处理接收到的消息;另一种是工作线程(Work Thread),它没有消息循环,用于执行后台任务、监视串口事件的线程即为工作线程。
     
       多线程程序的编写在端口的配置,连接部分与单线程的相同,在端口配置完毕后,最重要的是根据实际情况,建立多线程之间的同步对象,如信号灯、临界区和事件等。
     

    转载于:https://www.cnblogs.com/haosola/p/3221378.html

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  • CC2530的串行接口原理与应用

    万次阅读 2018-03-28 12:42:09
    网址:https://www.cnblogs.com/ALittleBee/p/7094794.html一、并行通信与串行通信 微控制器与外设之间数据通信,根据连线结构和传送方式...传输速度快、效率高,但需要数据线较多,成本高。 串行通信:指数...
  • 串行应用

    2016-04-14 14:28:00
    方式2 和方式3都是为11位数据异步通信口,他们惟一差别是传输速率不同。TXD为数据发送引脚,RXD为数据接收引脚。用这两种方式数据传输时。起始位1位,数据位9位(含1位附加第9位。发送时为SCON中TB8,接收时...
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空空如也

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串行传输的应用