[发明专利]一种FPGA自适应控制RS485芯片收发方向的方法

说明书

技术领域

本发明属于数字通信技术领域，具体涉及一种FPGA(即现场可编程门阵列)自适应控制RS485芯片收发方向的方法。

背景技术

RS485通讯在实现主站与各主从站的信息交换中有着广泛的应用，如何控制RS485通讯的方向是实现RS485稳定通讯很重要的一点。主要有以下几种方法可以实现：(1)使用CPU的I/O口进行控制，该方法驱动能力强，但需要有软件配合；(2)有CPU带RTS控制引脚(即请求发送控制引脚)的可以直接用来控制RS485的收发方向，驱动能力强且不需软件配合，但不是所有的CPU都带此功能，而且一般此类型引脚不多，当需要多个串口通讯的时候会不够用；(3)使半双工的RS485收发器实现自收发功能，通过TXD(数据输出发送)信号经过反相器产生RTS信号，同时在A、B端之间增加上下拉电阻配合实现，方法实现简单，成本低，但驱动能力较弱，抗干扰能力不够；(4)在方法(3)的基础上将TXD经过反相器前的下降沿延时，在一定程度上增加了驱动能力，但是在外部环境恶劣的条件下抗干扰能力仍不行。

RS485芯片自收发是现在比较普遍的用法，但是这种自动控制方向的通讯机制驱动能力弱，在环境恶劣干扰严重的情况下，此通讯方式会带来误码，造成通讯错误。

发明内容

本发明主要的发明目的是：在已有的带多串口通讯的系统上，为增加控制RS485芯片收发方向的功能或是改RS485芯片自收发为外部控制方向，可以不改动已有稳定的CPU的软件来实现。在电路上增加相对独立的FPGA电路，实现RS485通讯方向控制信号，软硬件都相对原系统独立，方便快速改进，并能达到从外部可靠控制RS485通讯收发方向的目的。

本发明具体采用如下技术方案：

一种FPGA自适应控制RS485芯片收发方向的方法，其特征在于：在一个完整的需要提供多串口的电路系统中，采用FPGA作为CPU发出的数据发送信号TXD的反相器，经过FPGA后从I/O口发出相对应的控制RS485芯片收发方向的请求发送信号RTS送给RS485芯片发送使能引脚、接收使能引脚，实现对RS485芯片收发方向的控制。

所述方法包括以下步骤：

(1)首先进行硬件的连接组成多串口电路系统，CPU的普通I/O口发出TXD信号给RS485芯片的接收端D，RS485芯片的发送端R发出数据接收信号RXD给CPU的另外的普通I/O口；同时CPU还将数据传输信号TXD发送给FPGA，FPGA的I/O口发出请求发送信号RTS给RS485芯片的发送使能引脚、接收使能引脚；

(2)步骤(1)所述的多串口电路系统上电后，由FPGA对数据传输信号TXD的最小脉宽进行检测，通过查询波特率列表，确定TXD信号的波特率，之后通信便按此波特率产生收发控制信号，并以零延时电路的工作原理传递数据；

(3)FPGA重复查询TXD信号的最小脉宽，若检测发现通信波特率发生变化，则启动复位，重复步骤(2)；否则，进入正常工作模式，当FPGA收到的TXD信号持续为高电平时，FPGA向RS485芯片的发送使能引脚/R/E、接收使能引脚DE输出的请求发送信号RTS为持续低电平，此时控制RS485芯片处于接收状态，当总线上有差分数据信号到达RS485芯片的差分数据传输接口A、B时，该差分信号会经RS485芯片与CPU之间的RXD信道被CPU直接接收；当RS485芯片与CPU之间TXD信道有数据传输，数据信号的起始位的下降沿到来时，FPGA向RS485芯片的发送使能引脚/R/E、接收使能引脚DE输出的RTS信号马上变为高电平，控制RS485芯片处于发送状态，将TXD信道的数据流转换为差分对信号通过RS485芯片差分数据传输接口A、B发送到总线上；

(4)在RS485芯片传输数据时，FPGA实时监测TXD信号波特率的变化，当TXD信号波特率变化时，返回步骤(2)，重复上述步骤，重新学习并设置正确的波特率，从而实现通过FPGA对RS485芯片收发方向的控制。

在本发明中，用FPGA代替接到TXD的反相器，将从CPU发出的多路TXD信号接入FPGA的普通I/O口，经过FPGA的操作后从I/O口出相对应的RTS信号，将此信号送给RS485的传输方向控制引脚，当TXD变化时，RTS即实现了对RS485的收发方向控制。

本发明具有以下有益效果：

(1)通过FPGA来控制RS485通讯的收发方向能明显的提升RS485通讯的稳定性；