1、引言

　　三坐標測量機做為一種高精度測量儀器，在機械工業(yè)、汽車工業(yè)、航空航天等領域具有廣泛的應用。本套通訊系統(tǒng)采用FPGA為主要通訊芯片，使用FPGA實現各通訊模塊對數據的收發(fā)，配合單片機對數據進行編碼、解碼、重封裝，實現了計算機和控制系統(tǒng)的通訊；由于FPGA程序的并行執(zhí)行結構和高的執(zhí)行速度，因此大大保證了數據傳輸的準確性和快速性。

　　2、通訊模塊的實現

　　2.1 計算機與橋接卡的通訊

　　本系統(tǒng)采用RS232總線實現計算機和橋接卡之間的通訊。計算機發(fā)送的數據，經過RS232總線傳輸到橋接卡，通過MAX3232芯片實現電平轉換。FPGA檢測到起始位后接收數據，接收完數據后，將其存于UART接收FIFO[2]中；待接收到結束位時，FPGA產生中斷信號，觸發(fā)單片機讀取接收FIFO中的數據并對其解碼，判斷數據中的目的地址，根據目的地址決定是否處理或發(fā)送到控制板；橋接卡與計算機通訊時，首先將數據進行編碼，然后將數據置于發(fā)送FIFO中，啟動發(fā)送模塊，發(fā)送模塊自動將數據發(fā)出，數據經MAX3232發(fā)送到總線上等待計算機的接收。

　　(1)串口發(fā)送模塊的FPGA實現

　　串口發(fā)送模塊從發(fā)送FIFO讀出數據后，根據串口通信協(xié)議，數據在向外發(fā)送時，低位在前，高位在后，所以將八位的數據重新進行編輯：前加停止位‘1’，后加起始位‘0’，變?yōu)槭粩祿?，將十位數據按照設置波特率逐位發(fā)送即可，使用Modelsim進行仿真，仿真圖見圖1（data位要發(fā)送的數據，tx為發(fā)送線）

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　　(2)串口接收模塊的FPGA實現

　　總線空閑時當檢測到由高到低變化時,表明數據開始傳輸，接收模塊準備接收數據，接收數據時低位在前，高位在后，當接收到起始位后，每隔一個數據傳輸周期接收一次數據，待接收到八位數據后將數據置于接收FIFO中，使用Modelsim進行對發(fā)送模塊仿真見圖2（rxBuf為接收到的數據，低位在前，高位在后）：

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　　2.2 橋接卡與控制卡及控制卡之間的通訊

　　由于橋接卡需要和多個控制卡進行信息的交換，且不同的控制卡之間也需要數據傳輸，因此在進行總線選擇時，必須保證各個器件都具有主控的權利，可以占用總線，本系統(tǒng)中橋接卡和控制卡及控制卡之間采用I2C[3][4]總線進行通訊。

　　I2C總線是一種兩線式串行雙向總線，是多主控的總線，由時鐘線和數據線構成，數據傳輸時，時鐘信號由主控器件產生。當SCL為高電平時，SDA出現由高電平到低電平變化，表明開始傳送數據；當SCL為高電平時，SDA出現低電平到高電平變化，表示數據傳送結束；接收方收到數據后，需向發(fā)送方發(fā)出應答信號；為了防止總線上數據沖突，總線有仲裁機制，當總線同時被多個發(fā)送方占用時，首先出現高電平的發(fā)送方被仲裁掉，因此，最長低電平周期的器件占用總線，成為主控器件；被仲裁掉的器件，放棄總線，改為接收。

　　使用FPGA實現I2C總線時，需要建立三個模塊：總線監(jiān)視模塊，總線發(fā)送模塊，總線接收模塊。