FPGA学习笔记（六），RS485，频率计，DDS

注：文章内容为本人学习笔记，若有错误欢迎指正或补充。

1，RS485

串口常用的另一种接口RS485，它是双向半双工通信协议，信号采用差分传输方式。

差分传输是一种数据传输模式，它有两个信号线，它们振幅相同相位相反，由两个信号的电位差决定输出的逻辑。与之相对的是单端信号，上期的RS232的信号传输就采用这种传输方式，它只有一个信号线，其逻辑值为与地之间的电位差。差分信号具有良好的抗干扰能力，因为在信号传输过程中如果遇到干扰，差分传输的两个信号同时受到干扰，受到干扰后他们的电位差还是原来的数值，所以他们抗干扰能力强。

RS485比RS232多了两使能信号RE与DE和两个收发端A，B。RE为接收使能低电平有效，在接收模式下差分信号由AB传入内部，RE低电平使能，接收信号转换为单端信号从RXD传到FPGA。DE发送使能信号，高电平有效，一般与RE串联，由一个信号控制，在发送模式下，FPGA把单端信号传到TXD端口，DE使能发送，单端信号转换为差分信号，从AB端口发送出去。RS485与RS232使用相同的通信协议，所以它们的针结构也相同。

2，频率计

频率计是频率计数器，用来测量频率。

常用的频率测量法有，频率测量法，周期测量法，等精度测量法。

频率测量法(计频法)：在 T 时间内对被测时钟周期计数为N，求出单位时间内的时钟周期，从而得到所测时钟的频率公式为，被测时钟频率=N/T。缺点：在T时间内所测的时钟周期计数不一定是整数倍会有1个周期的误差。

周期测量法(计时法)：取被测时钟相邻的两个时钟周期的上升沿或下降沿，计算它们的时间差值为T，被测时钟频率=1/T。用于被测时钟频率较低的时候，若要测量高频时，则要取多个时钟周期进行计时。

等精度测量法：在频率测量法上进行改良得到，选取T时间，对被测信号进行同步，得到新的信号Tx，用Tx对被测时钟周期进行计数为X，这样就不会出现计数周期不完整的现象。然后在用Tx对系统时钟周期进行计数为Y,(这样会产生新的误差，可以增加T来减小误差)得到被测时钟频率=XF/Y。

3，DDS信号发生器

DDS直接式频率合成器，与传统的信号合成器相比，DDS具有低成本，低功耗，高分辨率和快速转换时间等优点。

DDS的基本机构如下图所示。

 

有三个输入信号和一个输出信号，输入信号有时钟，频率字输入与相位字输入。

FWORD是用来调节输出信号的频率。PWORD是用来调节输出频率的相位。

波形数据表ROM中存放着我们要使用的波形数据，深度为波形的横轴，位宽为波形的纵轴。

图中还有两个比较重要的变量N和M。M等于ROM的深度。

在系统时钟下每个周期N加FWORD，然后N把数据传给M，若N的位宽大于M则把N的高位传给M，若N位宽小于M位宽则在N后补0传给M。M读取ROM中的数据，M的值为ROM的地址，经过N的累加最终得到完整的波形，经过D/A转换器输出。

当N位宽=M位宽时，FWORD=1，输出的波形为ROM中存储的波形。

当N位宽=M位宽时，FWORD=2，M每次加2,ROM中没隔2个地址读取一次，所以频率为ROM的一半。FWORD只能取整数。

当N位宽>M位宽时，M等于N的高位字节，N每个时钟单位一样自加FWORD，但是要加X次，使得N的高位进1，M的数值才会发生变化，然后在读取ROM中的数据。

输出的频率=时钟频率xFWORD/2的N次方

输出的相位=PWORDx2π/2的N次方