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基于ISO/IEC7816-3串行通信协议在FPGA平台上的实现
在电子技术领域,特别是嵌入式系统和通信系统中,使用FPGA(现场可编程门阵列)技术来实现特定的通信协议已经成为一种重要的技术手段。FPGA提供了高度的可编程性,允许设计者根据需要定制硬件逻辑,以实现高效的并行处理和灵活的通信接口。本文讨论的是如何在FPGA平台上实现基于ISO/IEC 7816-3串行通信协议的数据通信,以及其在导航定位系统中的应用。 ISO/IEC 7816-3是一个针对IC卡的串行通信协议,规定了IC卡(如SIM卡)的电气特性和数据传输协议。协议中,IC卡和接口设备(如读卡器或DSP设备)通过I/O端口进行串行数据交换,其中包括供电、复位信号和时钟信号。I/O端口在发送状态和接收状态之间切换,允许两种状态下的数据传输。IC卡根据协议可分为接触式和非接触式两种,其中接触式IC卡主要采用T=0和T=1通信协议。T=0是异步半双工字符传输协议,而T=1是异步半双工块传输协议。ISO/IEC 7816-3定义了基本时间单位ETU(Elementary Time Unit),以及复位应答期间的信息宽度为初始ETU,后续信息宽度为当前ETU,这取决于时钟频率和比特率调整因素。 在导航定位系统中,随着对数据安全要求的提升,数据加密变得越来越重要。SIM卡在导航数据解密运算中扮演了重要角色,因此,需要一个转换设备将DSP芯片中的并行数据转换为符合ISO/IEC 7816-3协议的串行数据,并能将SIM卡返回的串行数据转换回并行格式供DSP处理。FPGA由于其出色的性能资源,被选作实现DSP与SIM卡间数据通信的理想方案。 FPGA设计中包含了DSP与FPGA数据通信接口设计、地址译码、FIFO(先进先出)缓存、并/串转换、串/并转换和SIM卡输入输出控制等模块。FIFO缓存用于临时存储DSP输入数据和串/并转换后的数据。并/串转换模块将DSP输入的并行数据转换为符合串行协议的串行数据,而串/并转换模块则将SIM卡返回的串行数据转换为DSP可以接收的并行数据。在FPGA实现中,利用锁相环IP核生成系统所需的62MHz时钟,同时生成SIM卡所需的5MHz时钟和串行数据所需的5MHz时钟的32分频。FPGA中的FIFO模块仿真结果表明,该缓存方式能够有效地进行数据的存储和读取。 在实际设计中,使用TI公司的DSP芯片和Altera公司的FPGA芯片(EP2S15F672C5)来实现所有设计。利用FPGA的锁相环IP核生成系统所需的时钟信号,利用分频模块生成SIM卡所需的5MHz时钟。采用软复位方法通过DSP向FPGA中写入特定值来生成复位脉冲,这种方法操作简单,出错概率低。并/串和串/并转换模块是FPGA设计中的关键部分,它们分别负责转换方向上的数据格式,确保DSP和SIM卡之间能正确无误地传输数据。 本方案通过FPGA实现的ISO/IEC 7816-3串行通信协议,不仅能有效解决DSP与SIM卡之间的通信问题,而且还大大减少了通信时间,提高了整体系统的性能。由于FPGA的可重构性和优化能力,该方案在导航定位系统中有着广泛的应用潜力。
2025-05-25 15:51:40
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51单片机双机通信程序
在IT领域,尤其是在嵌入式系统设计中,51单片机因其低成本、高性价比以及丰富的外围接口而被广泛使用。这里的"51单片机双机通信程序"是一个实现51系列单片机之间数据交换的应用实例。通过分析这个程序,我们可以深入理解串行通信的基本原理和实现方法。 串行通信是一种数据传输方式,它按照位(bit)的顺序逐个传输,相比并行通信,串行通信需要较少的线路,成本更低,适合远距离通信。51单片机通常采用UART(通用异步收发传输器)来实现串行通信,它支持全双工通信,即可以同时进行发送和接收数据。 该程序可能包含了以下关键知识点: 1. **UART配置**:设置波特率、数据位、停止位和校验位是UART通信的基础。波特率决定了数据传输的速度,常见的有9600、19200等。数据位通常为8位,停止位一般为1或2位,校验位可选,用于检测数据传输错误。 2. **中断处理**:在51单片机中,串行通信往往采用中断方式处理,一旦接收到数据或者发送缓冲区为空,就会触发中断,从而进行相应的数据处理。 3. **波特率发生器**:51单片机内部没有硬件波特率发生器,通常需要通过定时器来软件模拟。定时器工作在方式1时,可以提供一个可编程的溢出周期,通过设置预分频值和定时初值来设定波特率。 4. **协议设计**:双机通信可能涉及自定义的通信协议,如起始位、地址位、数据位、校验位和停止位的组合,确保数据的正确发送和接收。 5. **发送与接收函数**:在程序中,会包含发送函数(例如SendByte或Transmit)和接收函数(例如ReceiveByte或Receive),它们负责将数据发送到UART并从UART接收数据。 6. **错误检测与处理**:为了确保通信的可靠性,通常会加入错误检测机制,如奇偶校验、CRC校验等,当检测到错误时,可以采取重传策略。 7. **握手协议**:在某些情况下,可能会用到握手协议(如XON/XOFF或RTS/CTS)来协调发送方和接收方的数据流,确保数据不会丢失或溢出。 8. **多机通信扩展**:虽然题目只提到了双机通信,但通过扩展,可以实现多机通信,例如使用广播或菊花链形式。 9. **编程实践**:51单片机的编程通常使用汇编语言或C语言,开发者需要对这两种语言有一定的了解,知道如何编写和调试程序。 通过这个项目,学习者不仅可以掌握串行通信的基本概念,还能提升实际编程和系统设计能力,对于理解和开发其他嵌入式系统的通信功能也有很大帮助。同时,这也是一个很好的动手实践项目,有助于将理论知识转化为实际技能。
2025-05-08 00:56:43
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串行通信
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STM32西南交大嵌入式实验四:异步串行通信源文件
详见:https://blog.csdn.net/qq_61814350/article/details/138620985?spm=1001.2014.3001.5501 1、(1)向串行口发送 1 个字符数据,开发板接收到数据后,将数据加一从串口发回。 (2)向串行口发送 1 个字符数据,开发板接收到数据后,判定数据为 Y 或者 y 跑马灯 全亮、数据为 N 或者 n 跑马灯全灭,其他字符,跑马灯旋转。 (3)重定向 printf、scanf 函数到串口。 2、(2)向串行口发送 1 个字符数据,开发板接收到数据后,判定数据为 Y 或者 y 跑马灯 全亮、数据为 N 或者 n 跑马灯全灭,其他字符,将数据的 ASCII 码显示在数码管上。 显示内容为 XXH。 3、构建发送和接收缓冲区,编写发送和接收单字节、双字节、四字节和字符串发送函 数。将接收到的字符串从串口发回,并在数码管上显示你接收到的字符串。 4、采用中断法定义串口通讯协议,串行口波特率设置为 115200bps,数据字长 8 位,停 止位 1 位,无校验。通过串行口向蜂鸣器、电机、跑马灯和数码管发送 5 字节命令。
2024-05-10 19:49:29
69.31MB
stm32
网络
网络
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PyBERT:串行通信链接误码率测试仪模拟器,用Python编写
皮伯特 PyBERT是具有图形用户界面(GUI)的串行通信链路误码率测试仪模拟器。 它使用Enthought Python发行版(EPD)的Traits / UI软件包以及NumPy和SciPy软件包。 注意:在出于任何目的使用此软件包之前,您必须阅读并理解随附的“许可”文件中提出的条款。 安装 测验 Tox用于测试运行程序和文档构建器。 默认情况下,它运行以下环境: py36 , py37 , pylint , flake8和docs 。 它将跳过所有缺少的python版本。 pip install tox tox 要运行单个环境(例如“ docs”),请运行: tox -e docs 文献资料 PyBERT文档以2种单独的形式存在: 对于开发人员: pybert / doc / build / html / index.html(请参阅有关如何构建文档的测试) 对于用户
2024-04-08 09:37:16
2.91MB
python
simulator
serdes
telecommunications
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基于SPCE061A的矿山锅炉水温监测系统设计
根据某矿山锅炉厂的实际运行情况,提出了一种基于SPCE061A的锅炉水温监测系统的设计方案。该系统可实时采集、记录、显示锅炉水温,当温度超过一定限度时发出声光报警;并采用串行通信方式将测量到的水温数据发送到上位机,由上位机监控软件对现场水温进行处理、显示。试运行结果表明,该系统效果良好。
2024-04-02 11:22:40
195KB
水温监测
串行通信
SPCE061A
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串行通信在多路温度智能仪表中的应用
介绍了西门子通信模块CP340与温度巡检仪的ASCII码通信方法,提出了只用一块CP340模块轮询多块温度巡检仪的方案,并给出了应用实例。矿用主通风机电机温度监控的现场实际应用表明,提出的方案能够实现对风机的电机温度、电参数、开关柜状态等的远程监测和控制,不仅降低了成本,而且使系统更加简洁有效,方便了电机温控系统的现场应用与维护。
2024-03-23 05:47:30
690KB
CP340
温度巡检仪
ASCⅡ码通信
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MATLAB abd Arduino UNO 串行通信(LED 闪烁):连接到 arduino uno 引脚 13 的 LED 将使用来自 MATLAB 的串行通信进行控制。-matlab开发
在 arduino uno 和 MATLAB 之间建立了串行通信,并且可以使用数字“100”和“101”来切换 arduino uno 引脚 13 上的 LED。 在执行此 .m 文件之前,请确保以下代码已上传到 arduino UNO: 注意:确保在 MATLAB 程序中正确输入 COM 端口号 const int ledpin=13; int recValue; 无效设置() { Serial.begin(9600); pinMode(13,输出); } 空循环() { 如果(串行。可用()> 0) { recValue=Serial.read(); if (recValue == 100) // 如果使用将从 MATLAB 发送值 100 然后 LED 将打开{ 数字写入(ledpin,高); } if(recValue == 101) // 如果使用将从 MATLAB 发送
2024-03-14 14:36:04
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matlab
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语音回示在GSM-R手持终端中的实现
本文介绍了GSM-R手持终端上语音回示功能的实现。采用Atmega128与ISD4003之间的SPI控制接口,完成所需要的功能,给出了相应的硬件设计及软件实现,使用了一种全新的数据通信方式,采用缓冲加中断的方法,解决了高速MCU和低速串口之间的矛盾。
2024-02-24 18:31:08
84KB
语音回示
GSM-R
ISD4003
串行通信
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基于A5191HRT和AD421的HART协议通信模块的设计与实现
首先叙述HART通信协议的发展和协议的层次结构,针对某现场仪表的HART协议远程通信模块的设计与实现的要求,完成了基于HART调制解调器A5191HRT和电流环数模转换器AD421的HART协议通信模块的软硬件设计。
2024-01-16 22:10:34
191KB
HART协议
串行通信
频移键控
技术应用
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基于fpga的uart异步串行通信接口
通过串口接收并发送数据,bps可以修改,适用于各种bps。可直接移植使用于各种fpga芯片,简单修改后使能信号后,用于rs422/rs485通信
2023-09-30 01:08:04
3KB
uart
fpga
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