Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Я хочу получать рассылки с лучшими постами за неделю
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
Создавая аккаунт, я соглашаюсь с правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam

Топ прошлой недели

  • Oskanov Oskanov 8 постов
  • alekseyJHL alekseyJHL 6 постов
  • XpyMy XpyMy 1 пост
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая кнопку «Подписаться на рассылку», я соглашаюсь с Правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Новости Пикабу Помощь Кодекс Пикабу Реклама О компании
Команда Пикабу Награды Контакты О проекте Зал славы
Промокоды Скидки Работа Курсы Блоги
Купоны Biggeek Купоны AliExpress Купоны М.Видео Купоны YandexTravel Купоны Lamoda
Мобильное приложение

Uart

10 постов сначала свежее
5
anderson32
11 месяцев назад

Нужен совет STM32 (полетный контроллер квадрокоптера) - продключение барометра⁠⁠

Обшая проблематика: есть полетный контроллер JHEMCU GHF420AIO ESC 35A (на нем собран квадрокоптер 2.5" - летает вполне успешно). Сама плата собрана на микроконтроллере stm32f405rgt6.

Нужен совет STM32 (полетный контроллер квадрокоптера) - продключение барометра Uart, Stm32, Длиннопост
Нужен совет STM32 (полетный контроллер квадрокоптера) - продключение барометра Uart, Stm32, Длиннопост
Нужен совет STM32 (полетный контроллер квадрокоптера) - продключение барометра Uart, Stm32, Длиннопост

В нем нет встроенного барометра. Хочу приколхозить типа BMP 280 (или аналог). Подключается по I2C.

Официально заявленные протоколы и выведенные физически - UART

В нем нет встроенного барометра. Хочу приколхозить типа BMP 280 (или аналог). Подключается по I2C.

Как мне подключить барометро к шине I2C?

Иои UART подразумевает такое поключение по линия передачи данных?

Спасибо за советы!

Показать полностью 2
[моё] Uart Stm32 Длиннопост
18
134
Dr.Nimnul
Dr.Nimnul
1 год назад
TECHNO BROTHER

RS232 Полный дуплекс по 1(одному) проводу⁠⁠

RS232 Полный дуплекс по 1(одному) проводу Электроника, Схемотехника, Rs232, Дуплекс, Uart

Недавно придумал. В железе правда еще не воплощал, но на модели (MULTISIM) принцип работает.

Может кому идея пригодится, ну и если будет толковая критика - тоже готов выслушать.

Пояснения:

TX - передаваемые данные (от UART),

RX - принятые данные (к UART),

LINE - однопроводная двунаправленная полнодуплексная линия связи. С другого конца которой - предполагается аналогичная схема.

Принцип действия основан на анализе потребляемого вторым абонентом тока, если ток есть- значит выдаваемый им уровень не совпадает с "местным" TX, и срабатывает инвертор на одном из транзисторов.

D1- ADM3202, MAX232, и т.п. стандартный приемопередатчик RS232

транзисторы - практически любые сигнальные биполярники, например BC847/857, теоретически можно и полевики всобачить, но сдается мне что емкость затвора - тут будет злом в плане быстродействия.

Инвертор - любой логический инвертор. Условно показан 1554ТЛ2 ака 74АС14. Но можно все что угодно.

UPD: По замечаниям в комментах, просимулировал емкостную нагрузку линии. Чуть добавил рассыпухи для устранения влияния емкостных нагрузок.

Подправленный вариант схемы работает до полумегабита при емкости на линии 5000пф и до 300Кбит при 10 000пф на линии.

RS232 Полный дуплекс по 1(одному) проводу Электроника, Схемотехника, Rs232, Дуплекс, Uart

Изначальный вариант схемы - оставлю, т.к. он удобнее для понимания принципа работы. Но если делать - то, естественно, надо брать второй.

Показать полностью 1
[моё] Электроника Схемотехника Rs232 Дуплекс Uart
158
4
AKooper
2 года назад
Сообщество Ремонтёров - Помощь

Помогите найти контакты uart на цифровой приставке⁠⁠

Поломалась приставка, стоит картинка загрузки (perteo на белом фоне) бесконечно. Хотел подключится во uart и посмотреть что пишет, а на плате контакты не могу найти... Может кто сталкивался с подобным

Помогите найти контакты uart на цифровой приставке Нужен совет, Uart, Dvb--t2, Длиннопост
Помогите найти контакты uart на цифровой приставке Нужен совет, Uart, Dvb--t2, Длиннопост
Помогите найти контакты uart на цифровой приставке Нужен совет, Uart, Dvb--t2, Длиннопост

Обратную сторону сфоткал исключительно потому, что без неё скажут "где фото обратной стороны? контакты там 100500%"

Надписей нет, это очевидно. Но может есть какие-то хитрости - общепринятые выводы процессора, характерные подтягивающие резисторы?

Показать полностью 3
[моё] Нужен совет Uart Dvb--t2 Длиннопост
17
128
kosh477
kosh477
6 лет назад
Сообщество Ремонтёров

IP-видеорегистратор BEWARD и забытый пароль⁠⁠

Принесли в ремонт вот такой регистратор с просьбой помочь вспомнить пароль.

Написал производителю, они попросили выслать дату, которая установлена на регистраторе. Потом, спустя неделю скинули несколько вариантов универсальных паролей, которые не подошли и пропали, в течении месяца от них не было писем.

Полез разбираться сам, нашел UART, подцепил TTL преобразователь и оказалось, что все гораздо проще, чем обычно.

Распиновка консольного порта, вид на фото: 1-vcc, 2-RX, 3-TX, 4-gnd, скорость 115200

Замазанные фрагменты в консоли - пароль в открытом виде.

IP-видеорегистратор BEWARD и забытый пароль Ремонт техники, Видеорегистратор, Пароль, Uart
IP-видеорегистратор BEWARD и забытый пароль Ремонт техники, Видеорегистратор, Пароль, Uart
IP-видеорегистратор BEWARD и забытый пароль Ремонт техники, Видеорегистратор, Пароль, Uart
IP-видеорегистратор BEWARD и забытый пароль Ремонт техники, Видеорегистратор, Пароль, Uart
Показать полностью 4
[моё] Ремонт техники Видеорегистратор Пароль Uart
42
3
DELETED
7 лет назад
Arduino & Pi

Проблема с XS3868⁠⁠

Ребят, какую кодировку надо использовать работая с этим модулем?

В ASCII / UTF8 / Кириллице - модуль передает в сериал порт какой-то бред.

Модуль на команды реагирует, но вот вернуть ответ толком не может.

Банальное OK от модуля превращается в месиво из символов.

Менял UART адаптер, но толку от этого нет.

Брак модуля?


Китаец с алика на вопросы в личку не отвечает, похоже и не будет отвечать пока я не открою спор, ведь по идее это брак? Модуль же должен спокойно работать даже через монитор порта в Arduino IDE

Проблема с XS3868 Xs3868, Bluetooth, Uart
Xs3868 Bluetooth Uart
23
17
isdubkov
isdubkov
7 лет назад
Arduino & Pi

8 БИТ #12 Arduino как UART-USB⁠⁠

[моё] Arduino Arduino Nano V3 Uart Com port Видео
3
8
Hellismyhome
Hellismyhome
8 лет назад

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная.⁠⁠

Приветствую, уважаемые посетители сайта www.pikabu.ru. Продолжаю статью о том, как написать приёмник UART на ПЛИС. Напоминаю, что в прошлом посте я постарался вас познакомить с самыми основами этого протокола, и попытался максимально подробно описать алгоритм работы приёмника, который мы будет создавать в ПЛИС.

http://pikabu.ru/story/prostenkie_primeryi_na_plis_uart_chas...

В данном посте я покажу, как всё, что я рассказывал в прошлом посте, описать на языке VHDL, протестировать и разместить в ПЛИС. Поскольку ответа на мой вопрос о том, в каком виде вы хотели бы видеть, выкладываемый код, от вас не поступило – то я буду код выкладывать в виде изображений, как и планировал изначально. Других вариантов я не вижу. Нужны исходники – пишите. Мне лень заморачиваться с файловыми хранилищами.

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Внимание! Всё, что мною написано - это бред сумасшедшего это мои личные умозаключения, основанные на собственном опыте, на информации из различных источников, достоверность которых весьма спорная. Поэтому я не несу никакой ответственности за возможный вред, нанесенный вашей тонкой душевной организации, трату вашего бесценного времени. Поэтому пока не поздно закройте этот пост. А потом хорошо промойте глаза, желательно с мылом.


Внимание! Достаточно большое количество разработчиков на FPGA предпочитают язык Verilog/SystemVerilog. Я же предпочитаю язык VHDL, на котором буду выкладывать все тексты схем. Поскольку, я не ставлю своей целью научить вас писать именно на VHDL, поэтому я не буду объяснять, почему у меня написано именно так, а не иначе. Если вы все же начнете изучать язык VHDL, то поймете тесты схем. Если же не поймете, то всегда можете задать вопрос мне, я всегда объясню. А начнете изучать Verilog – то все мои объяснения вам будут нафиг не нужны. Для удобства восприятия текста я убрал все «фишки», которые делают модули настраиваемыми. Некоторые вещи у меня описаны не самым рациональным способом. Связанно это с тем, что мне просто так удобнее работать с текстом. Так же для удобства восприятия текста я оставил максимально подробные комментарии. И так приступим


Прошлый пост закончился на том, что я описал, какие функциональные элементы нам необходимы для реализации нашего приёмника, а именно:

1. Синхронизатор с клоковым доменом

2. Счетчик, считающий от 0 до 15, для того, чтобы можно было определять длительность периода старт бита, стоп бита, битов данных.

3. Счётчик от 0 до 7, считающий, сколько бит приняли.

4. 3 разрядный регистр, для хранения 3 выборок в середине битового интерала, чтобы провести голосование.

5. Мажоритарный фильтр.

6. 8 разрядный регистр для хранения принимаемых бит данных.

7. Цифровой автомат, управляющий работой всех элементов.

СИНХРОНИЗАТОР

Для начала опишем модуль, или как правильно говорить на языке VHDL – компонент, который мы будем применять для того, чтобы синхронизировать входной асинхронный сигнал с частотой нашего клокового домена. Напомню что базовый синхронизатор- это обычный сдвиговый регистр. Я всегда выделяю его в отдельный модуль. Мне так проще работать. Вот его описание на языке VHDL:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Давайте посмотрим, как наш синхронизатор выглядит на технологической карте. Технологическая карта показывает как наша схема «ложится» в логические ячейки, которых в ПЛИС очень много. Собственно будут задействованы 3 триггера из логических ячеек, которые соединены между собой вот таким вот образом:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Как видите это то, что нам необходимо.

Давайте теперь взглянем на временные диаграммы его работы – времянки. Моделирование я провожу в программе Modelsim altera SE и применяю функциональное моделирование, по этой причине на диаграммах отсутствуют временные задержки сигналов.

Вот временные диаграммы функционирования нашего синхронизатора:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Как видите, ничего сложного нет. Приходит асинхронный сигнал ADATA. Передним фронтом частоты CLK он защелкивается в младший разряд регистра SHIFT_REG(0). Следующим фронтом в младший разряд регистра SHIFT_REG(0) защелкивается лог. 0, поскольку на линии ADATA у нас лог.0, а единичка, которая была записана ранее, передается в следующий разряд. Т.е SHIFT_REG(1). Данные как бы сдвигаются от младшего разряда к старшему разряду. Поэтому регистр и называется сдвиговым. Ваш КЭП. Красные линии означают, что в эти моменты времени состояния этих сигналов имеют неопределённость, или правильнее говорить в данный момент времени сигналы неинициализированны. Например, сразу после включения непонятно что храниться в регистре.

РЕГИСТР ХРАНЕНИЯ ВЫБОРОК

А теперь давайте опишем наш 3 разрядный регистр хранения выборок, которые будут оцениваться мажоритарным фильтром. Вот текст нашего регистра на VHDL:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Если обратите внимание, то вы увидите что это такой же сдвиговый регистр как и наш синхронизатор. Только выходом этого модуля является не старший разряд, а все разряды регистра. Вот во что он синтезируется:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Я думаю, что его времянки объяснять не надо:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

РЕГИСТР ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ ПРИЁМА

А вот регистр хранения данных, чуть сложнее. У него добавляется управляющий вход ENA. Сигнал ENA –(от английского ENAble) сигнал, разрешающий или запрещающий работу регистра. Регистр работает только тогда, когда на этом входе есть лог.1. Если её нет, то регистр хранит данные, которые в него записали и игнорирует остальные сигналы. Вот его описание на VHDL:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Как видите, это практически такой же сдвиговый регистр. Разница в том, что он двигает данные слева направо. Т.е данные пишутся в старший разряд регистра SHIFT_REG(7) и потом сдвигаются в младшие разряды.


Внимание вопрос. Почему у меня регистр двигает данные слева направо. А не справа налево? Ответы можете оставить в комментариях.


А вот так он реализуется в логических ячейках ПЛИС:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

А вот его времянки:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Пока сигнал ENA = 0, регистр не изменяет свое состояние, независимо от состояний входа данных, и синхрочастоты.

Когда сигнал становится активным, т.е. ENA = 1, значит, работа регистра разрешается, и он ведёт себя как обычный сдвиговый регистр.

Сигнал снова стал неактивным, т.е. ENA = 0, значит, регистр хранит в себе данные, и не меняет своё состояния, и т.д…

СЧЁТЧИК БИТОВЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Тут все совсем просто, это классический 4 разрядный счетчик с сигналом синхронного сброса. Вот его описание на VHDL:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Давайте взглянем, как он выглядит в RTL Viewer. RTL Viewer показывает, как выглядит наше описание в виде схемы. Обратите внимание, что данная схема имеет лишь косвенное отношение к реализации нашего описания в логических ячейках ПЛИС:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

А вот на технологической карте (то, что ложиться в логические ячейки ПЛИС) это выглядит так:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Программа сама минимизирует все логические, функции и то, в каком виде наш счётчик ложится в логические ячейки ПЛИС, решает софт для разработки. Для FPGA фирмы Altera Intel это Quartus. Эти алгоритмы закрыты для пользователей. Главное то, что счетчик работает, так как нам надо. А вот, кстати, как он работает:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Тут всё очевидно. Пока активен сигнал SCLR счетчик постоянно сбрасывается, поэтому его состояние 0. Сигнал SCLR перестал быть активным, счетчик начал считать. SCLR стал активным – счетчик сбросился. Когда счетчик досчитал до состояния, когда во всех разрядах единицы и следующим тактом у него произошло переполнение, и он снова стал считать с нуля. Поэтому на диаграммах вы видите, что после 15 счетчик считает с нуля.

СЧЕТЧИК ПРИНЯТЫХ БИТ

Он чуть сложнее чем обычный счетчик с синхронным сбросом, поскольку у этого счетчика есть вход ENA, т.е сигнал разрешения работы. Вот его описание на VHDL:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

То, как он выглядит на RTL Viewer я показывать не буду, нас всё равно это мало интересует. А вот диаграммы всё же покажу:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Работает он так же как и простой счетчик с синхронным сбросом. Только считает он только тогда, когда сигнал ENA активен, т.е. ENA = 1. Если же сигнал не активный, т.е. ENA = 0 то счетчик хранит своё состояние. Ваш КЭП.


На этом описание наших «кирпичиков» окончено. Мажоритарный фильтр, я опишу там же где и автомат. В итоге у нас есть библиотека из следующих элементов:

COUNTER_SCLR

COUNTER_ENA_SCLR

PARALEL_SHIFT_REG

PARALEL_SHIFT_REG_ENA

SYNC_TO_CLOCK_DOMAIN

Данные компоненты мы описали один раз, и они формируют нашу библиотеку. В наших проектах мы их можем использовать бесчисленное количество раз. Особенно если их сделать параметризированными…

Когда компонент имеет чёткое имя, отражающее суть его работы, то его проще найти в библиотеке файлов, особенно когда у вас библиотека состоит более чем из 100 таких вот элементов. По правильному названию элемента вы можете иметь представление об его функционировании. Это очень удобно, так как со временем забывается, что в этой библиотеке есть. А по «говорящим» именам все легко искать. Конечно все, что я говорю, это лишь мои собственные предпочтения, вы можете называть элементы как вам удобнее. Как я делаю, я рассказал, выбор за вами.


Вот теперь можно приступить к описанию приемника UART, где цифровой автомат управляет нашими модулями, или как правильно говорить в VHDL – компонентами.

Полностью показывать весь код я не буду, поскольку это почти 200 строк. Поскольку ключевым устройством является именно цифровой автомат, то я просто выложу только те куски кода, которые, так или иначе, нужны для понимания логики работы автомата.

Подключаем наши описанные «кирпичики» и описываем поведение мажоритарного фильтра:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост
Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Автомат мы описываем 3 процессами.

Первый процесс описывает, когда происходит смена состояния автомата:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Второй процесс описывает, то, как вычисляется следующее состояние, в которое должен переключиться автомат:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Последний процесс описывает то, как автомат управляет нашими счетчиками, регистрами:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Ну и теперь, самое вкусное. Как всё это выглядит времянках. Для проверки я написал простенький тест, который отправляет приемнику байт: «01010101», он же число 55 в шестнадцатеричной системе. Очевидно, что если наш приёмник написан правильно, то на выходе этого приемника, должно появиться  число, которое мы ему отправляли. Учтите, что принятое значение должно быть верным только в момент, когда приёмник говорит, что данные корректны т.е. сигнал DATA_VALID = 1. Вот времянка:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

И давайте посмотрим, как наш приёмник отработает корявый старт-бит:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 1. Заключительная. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Программирование, Длиннопост

Внимание вопрос! Почему я счетчик обнуляю, когда он досчитал до 14?(все ответы есть на времянках)


На этом статью про разработку простейшего приёмника UART я закончил. К сожалению, видео работы приёмника я показать не смогу, поскольку у меня нечем снимать видео. Но в «железе» приёмник работает так, как я и задумывал. Придется вам поверить на слово.

В процессе объяснения вам могло показаться, что все это слишком сложно. На самом деле это не так. Всё очень и очень просто. Данный приёмник я написал за 1 вечер неторопливой работы. Гораздо больше времени заняло изучение протокола UART.


Так же, наверное, у многих возник вопрос, а зачем такие сложности, когда на Arduino можно взять готовую библиотеку, написать несколько строчек кода и всё будет работать? От части это так, на Arduino все делается проще, если есть готовая библиотека. А если её нет? А если она криво написана? А если….


В общем скажу так: проще, не значит лучше. Например мой приёмник занимает в ПЛИС всего 37 логических ячеек. А у меня этих ячеек в ПЛИС около 10 000. Теоретически я могу в ПЛИС запихать 270 таких приёмников, которые будут работать одновременно и независимо друг от друга. Правда это нафиг никому не нужно. Да и, как я в самом первом посте говорил, задачи у ПЛИС и микроконтроллеров разные.

Показать полностью 23
[моё] Плис Fpga Uart Com Разработка Схемотехника Программирование Длиннопост
26
12
Hellismyhome
Hellismyhome
8 лет назад

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0.⁠⁠

Приветствую уважаемые посетители сайта www.pikabu.ru. Решил продолжить статьи про разработку на ПЛИС. В первом посте я выложил самое начало, с чего стоило бы начать изучение ПЛИС. http://pikabu.ru/story/s_chego_nachat_izuchenie_fpga_plis__4...

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

Логичнее было бы продолжить постепенно объяснять базовые вещи. Но это был бы очень скучный, долгий и неинтересный материал, который бы только отпугнул и оттолкнул начинающих разработчиков своим объемом и сложностью. И я подумал, а не проще ли сначала показать, на что способна ПЛИС, как ведётся процесс разработки? Поэтому я решил выложить примеры простеньких проектов. А по задаваемым вопросам далее будет видно, какой материал лучше выкладывать.

В этом посте будет рассматриватся формальная постановка задачи написания простейшего приемника RS232, он же COM порт, он же UART*1 интерфейс, он же УАПП – Универсальный Асинхронный Приемо-Передатчик. Выбор пал на COM порт не просто так. Всё дело в том, что этот интерфейс самый простой для изучения и позволяет «подружить» компьютер и ПЛИС, научить их разговаривать друг с другом – передавать данные между собой. Сразу говорю, что полностью объяснять и расписывать все сигнальные линии и всю регистровую модель приемопередатчика я здесь не буду, поскольку для простой организации интерфейса между ПК и ПЛИС это нафиг не нужно. Более того, этого добра навалом во всемирной сетевой помойке и при желании или необходимости вы без проблем найдете всю интересующую вас информацию.


Внимание! Всё, что мною написано - это бред сумасшедшего это мои личные умозаключения, основанные на собственном опыте, на информации из различных источников, достоверность которых весьма спорная. Поэтому я не несу никакой ответственности за возможный вред, нанесенный вашей тонкой душевной организации, трату вашего бесценного времени. Поэтому пока не поздно закройте этот пост. А потом хорошо промойте глаза, желательно с мылом.


Внимание! КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНО подавать сигнал с COM порта компьютера напрямую в FPGA, без специальных преобразователей уровней! В данной статье я не рассматриваю вопросы согласования физических уровней COM порта, и ПЛИС. Исключение составляют виртуальные COM порты, реализуемые на микросхемах FTDI, имеющие уровни сигналов совместимые с ПЛИС.


Для начала совсем коротенько расскажу про протокол обмена информацией по COM порту. Вот посмотрите внимательно, на картинку:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

Для начала введем некоторые определения. Высокое состояние линии – соответствует логической единице – лог.1. Низкое состояние линии соответствует логическому нулю – лог.0.


Что же мы видим на этой картинке? А мы видим кучу полезной информации, смотрим справа налево:


Изначально линия находится в состоянии лог.1.


Затем мы видим, что линия становится лог.0, на один период данных. Этот бит данных называется СТАРТ-БИТ, применяется для того, чтобы сообщить приёмнику о том, что началась передача одного пакета\кадра\фрейма информации.


После передачи СТАРТ-БИТА у нас начинают передаваться биты данных. Данные предаются ногами вперед начиная с младшего бита. Обычно в одной посылке 8 бит – т.е. 1 байт. Но это не всегда так. Как правило, сколько бит в посылке оговаривается заранее, и приёмник при приёме уже настроен на необходимое количество бит данных.


После того, как все биты данных переданы может передаваться контрольный бит – или его ещё называют бит четности\паритета (от анг parity). Например, если был выбран четный паритет, то после передачи данных, если количество бит данных было четным – передаётся бит паритета равным лог.1. Если количество бит данных было нечётным – то передаётся бит паритета равным лог.0.

При выбранном нечётном паритете всё в точности наоборот: передали нечётное количество бит данных – бит паритета равен лог.1. Если количество переданных бит было чётным – паритета равен лог.0. Бит паритета нужен для минимального контроля принятых данных. Принимая данные, приёмник подсчитывает количество принятых бит. Если паритет подсчитанный передатчиком не совпадает с принятым битом, означает, что произошёл сбой и работать с данными нельзя. Какой тип паритета будет, а также будет ли вообще использоваться бит паритета, опять же оговаривается до передачи данных.


Любая посылка заканчивается стоповым битом СТОП-БИТ. Во время действия стоп-бита линия данных должна находиться в лог. 1.


Был выработан и прижился короткий способ записи параметров передачи, таких, как количество бит данных, наличие и тип бита четности, количество стоп-бит. Выглядит как запись вида цифра-буква-цифра, где:


• Первая цифра обозначает количество бит данных, например, 8.


• Буква обозначает наличие и тип бита четности.


Встречаются:

N (No parity) — без бита четности.

E (Even parity) — с битом проверки на четность.

O (Odd parity) — с битом проверки на нечетность.


• Последняя цифра обозначает длительность стоп-бита. Встречаются значения 1, 1.5 и 2 для длительности стоп-бита в 1, 1.5 и 2 битовых интервала соответственно.


Например, запись 8-N-1 обозначает, что UART настроен на 8 бит данных без бита четности и один стоповый бит. Для полноты параметров эту запись снабжают указанием скорости UART, например, 9600/8-N-1. Если говорить про скорость, обычно говорят про бодовую скорость. Т.е скорость, с которой отправляется посылка, которая определяет период одного бита. Реальная скорость обмена информацией на скорости 9600/8-N-1 будет на 20% меньше, поскольку среди переданных 10 бит информацию несут только 8 бит, а остальные 2 бита это старт и стоп соответственно.


Асинхронным интерфейс называется так же не зря, у нас нет синхросигнала стробирующего данные. И приёмник должен сам синхронизироваться с передаваемыми данными, зная на какой тип передачи настроен передатчик. На этом наше знакомство с интерфейсом UART окончено, этих данных достаточно для реализации простейшего приёмника.


А сейчас я вас немного погружу информацией по ПЛИС, без которой нам не написать правильный приёмник. В частности я расскажу немного про клоковые домены.


Если взять за жабры гугл-переводчик и зпихать в него фразу «clock domain signals» – то он выдаст перевод: clock domain signals – сигналы тактовой области. Если говорить простыми словами то клоковый домен - это часть проекта, работающая на какой-то одной тактовой частоте. Если в проекте используется только одна тактовая частота – значит клоковый домен у нас один. Если тактовых частот две – значит клоковых доменов у нас уже два и.т.д*2.


Первое наперво, что надо уяснить при работе с ПЛИС – это то, что любой сигнал, пересекающий клоковый домен должен быть синхронизирован с клоковым доменом, в котором мы обрабатываем этот сигнал*3. Частный случай пересечения клокового домена – приём внешних данных, которые обрабатываются на частоте порожденной внутри ПЛИС блоком PLL*4 или на частоте тактирования этой ПЛИС от собственного тактового генератора.


Это очень важный момент, который обязательно надо учитывать при проектировании. Представим, что у нас есть проект, в котором, все триггеры срабатывают по переднему фронту. В проекте есть 9-разрядный счётчик, который работает на частоте 40MHz. Данные с этого счетчика поступают в другую часть проекта, работающего на частоте 37MHz. Т.е пересекают клоковый домен. Посмотрим картинку:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

Сигнал CLK – синхросигнал работы счетчика, его частота 40MHz

Сигнал SCLR – сигнал синхронного сброса счётчика. Пока он в состоянии лог.1 счётчик не работает. Очевидно, что когда сигнал сброса прекратит своё действие счётчик заработает.

Сигнал DATA_OUT – выход счётчика..

Сигнал CLK_NEW_DOMAIN – синхросигнал другой части проекта, его частота 37MHz.

Когда сигнал сброса перестанет быть активным, после прихода синхроимпульса, счетчик изменит своё состояние, т.е. переключится из 0 в 1. Причём переключится не сразу, а через какое-то небольшое время. Когда придёт очередной синхроимпульс счетчик переключится из 1 в 2, и.т.д. счётчик же. Обратите внимание, что при переключении счётчика выходные 9 разрядов меняют свои значения не одновременно, а с небольшой задержкой, поскольку физически линии могут иметь разную длину, и разное время распространения сигнала. По одной из 9 линий сигнал пришел раньше, по другой позже, ничего страшного, это реальный мир. Из-за этого в моменты начала переключения счетчика он может выдать абсолютно любые значения, это нормально,


При неправильно сделанном проекте (как у меня на картинке), данные с этого счетчика обрабатываются по переднему фронту синхросигнала CLK_NEW_DOMAIN, например, записываются в регистр. Т.е данные не были правильно перенесены в новый клоковый домен - это серьезная ошибка !


Очевидно что, в зоне отмеченной красным в регистр запишется полная чушь. И поверьте, неправильные данные это меньшее из зол, как правило протоколы верхнего уровня фильтруют ошибочные пакеты. Самое страшное это то, что триггеры, из которых состоит регистр, могут попасть в так называемое метастабильное состояние, когда состояние триггера приняло некую величину промежуточную между состояниями лог.0 и лог. 1, или его выход данных вообще колеблется между ними. Это очень опасно, поскольку один кусок схемы воспримет это состояние как лог.0 , а другой кусок схемы воспримет как лог.1. и схема может выдать результат, которой разработчик даже не предполагал, вплоть до полного зависания схемы и потери работоспособности. Спасет только перезагрузка.


Приведу пример: вы разработали устройство, которое вам приносит тапки, или гладит котика, в зависимости от принятой команды. Но при проектировании этого устройства возможное метастабильное состояние вы не учли. И однажды, когда вы подали устройству команду принести тапки, устройство вместо того, чтобы принести вам тапки, начало с этим тапком гонятся за котиком. Котик очень недоволен!


Чуть более подробно про метастабильное состояние прочитайте тут, https://habrahabr.ru/post/254869/ очень неплохо изложено. Обязательно прочитайте!


Поэтому нельзя просто так взять и передать сигналы из одного клокового домена, в другой. Для того чтобы передать данные между клоковыми доменами их надо синхронизировать с частотой принимающего клокового домена. Блин ну вот напрашивается картинка:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

Базовым синхронизатором является обычный последовательный сдвиговый регистр, который тактируется частотой нового клокового домена:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

На его вход поступают асинхронные данные ADATA, а на выходе у него данные SDATA синхронные частоте нового клокового домена. Но у этой схемы есть один недостаток: если принимаемый асинхронный сигнал меньше периода синхрочастоты нового клокового домена или равен ей, существует вероятность потерять этот сигнал. Значит, напрашивается самый логичный вывод - приёмник должен работать на частоте большей, чем частота передатчика. Первая ближайшая частота, с которой должен работать передатчик – это частота как минимум в 2 раза быстрее частоты передачи данных.


Внимание вопрос, почему я не могу взять частоту приемника, к примеру, на 50% быстрее бодовой частоты? Ответы оставляйте в комментах.


Итак, частота работы приёмника должна быть выше частоты работы передатчика. А во сколько? В 2 раза, в 3 раза, в 5 раз? Оставим этот вопрос открытым. Далее я немножечко расскажу про ещё одну очень интересную схему, и после этого мы сложим весь пазл, в одно целое.


Представим ситуацию, вы собрались в компанию из 7 тел и решаете, куда бы вам завалиться, культурно отдохнуть. Одна часть решила пойти в бильярд шары погонять, другая часть хочет в боулинг, шары покатать. Альтернатив нет. Очевидно, что вся ваша компания идет туда, куда хочет большинство. Так вот в схемотехнике есть определенный класс схем, которые так же работают по принципу большинства. Такие схемы называются мажоритарные схемы. К чему я это всё пишу. Смотрим на картинку ниже:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

Смотрим на верхнюю половину картинки. Пришла какая-то помеха, которая просадила нашу линию данных до лог.0. Вспомним условие старт-бита - это как раз перепад линии данных из 1 в 0. И если мы обработаем эту помеху как старт, и начнем принимать данные, то мы получим данные состоящие из 8 бит равных лог.1. Очевидно, что это ошибка, поскольку данные мы не отправляли, а приёмник что-то получил. Однако…

А если у нас очень много помех, и старт бит выглядит так, как на нижней части картинки?

Вот тут нам на помощь и приходят мажоритарные схемы: если большая часть времени битового интервала был лог.0, значит, приняли лог.0. Если большую часть времени битового интервала была лог.1, значит, приняли лог.1.


Теперь осталось определиться со временем, которое наш мажоритарный фильтр следит за битовым интервалом. У меня не просто так нижняя картинка со старт-битом была нарисована с 2 пиками помех. Всё дело в том, что очень часто любое изменение линии сопровождается неким высокочастотным звоном, особенно если линия несогласованна. И анализировать данные по краям битового интервала – это не совсем правильный подход. Стараются анализировать линии в середине битового интервала. При этом задача как можно более точно «нащупать» эту середину. Для этого применяют частоту приёмника в 16 раз больше частоты передачи, и примерно в середине бита делают 3 выборки. Почему именно значение 16? Первая причина – это то, что счетчик, считающий от 0 – до 15 это счетчик, который обнулятся сам, когда досчитает до конца, хотя точнее сказать счетчик не обнуляется, а у него происходит переполнение разрядов. Да и схемотехнически такие счётчики, более простые. А вот почему частота именно в 16 раз больше, а не в 8, тут сложно назвать какие-то объективные причины. Так сложилось исторически, и я не стал изобретать велосипед.


Итак, сделаем небольшой вывод:

1. Перед работой с данными мы их синхронизируем сдвиговым регистром.

2. Частота нашего передатчика в 16 раз больше частоты принимаемых данных.

3. В середине битового интервала делаем 3 выборки данных.

4. На основании 3 выборок мажоритарный фильтр делает вывод о значении принятого бита.


Вот картинка поясняющая принцип работы:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

DATA_CLK – это частота с которой нам поступают данные. В реальности мы не имеем эту частоту, она показана просто для наглядности

UART_STATE_REG – это данные, которые нам передаются.

CLKx16 – частота работы нашего приёмника.

Красным отмечены места выборок для последующего определения того, что мы приняли.


Наш алгоритм действия можно представить в виде такой вот картинки. Сильно не ругайте, я не умею алгоритмы по ГОСТ рисовать.

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

Поскольку алгоритм у меня не очень красивый с точки зрения соблюдения ГОСТ, то дополнительно опишу все это словами.


Изначально приёмник следит за линией данных, и сбрасывает счетчик, который считает период битового интервала, и счетчик принятых бит.


Когда приёмник увидел, что на линии лог.0 он перестал сбрасывать счетчики и начинает делать выборки для проверки старт-бита.


Когда сделаны 3 выборки в середине битового интервала приёмник смотрит на то, что выдал мажоритарный фильтр. Если мажоритарный фильтр показал, что пришла лог.1, это означает старт-бит был ошибочный и скорее всего пришла помеха.


Если мажоритарный фильтр показал, что пришла лог.0 , это означает, что был принят старт-бит, и когда закончится период старт-бита, приёмник начнет принимать биты данных.


Изначально счетчик принятых битов равен 0, поскольку когда мы ждали старт-бита мы сбрасывали этот счетчик. При приёме данных в середине битового интервала приёмник опять сделал 3 выборки, и на основании того, что выдал мажоритарный фильтр, записал эти данные в регистр, в котором эти данные будут храниться.


В конце битового интервала приёмник проверил, сколько бит он уже принял. Если не все биты приняты, приёмник увеличит счетчик битов на 1, и совершит ещё один цикл приёма бита данных.

Если же все биты данных приняты, то приёмник начнёт анализировать стоп бит.


Анализ стоп-бита точно такой же, как и прошлые биты.

Вот только если фильтр покажет, что принятый бит это лог.0, значит произошла ошибка, и приёмник выставит флаг ошибки, поскольку стоп бит всегда лог.1. И перейдет в состояние ожидания нового старт-бита.


А если фильтр покажет что приняли лог.1 – значит всё в порядке. Приёмник выставит флаг о том, что данные в регистре правильные, и так же перейдет в состояние ожидания нового старт-бита.


На основании этого алгоритма можно сделать простой вывод о том, какие элементы нам понадобятся для его реализации:

1. Счетчик, считающий от 0 до 15, для того, чтобы можно было определять длительность периода старт, стоп бита, битов данных.

2. Счётчик от 0 до 7, считающий, сколько бит приняли.

3. 3 разрядный регистр, для хранения 3 выборок, чтобы провести голосование.

4. Мажоритарный фильтр.

5. 8 разрядный регистр для хранения принимаемых бит данных.

А ещё нам нужна фиговина которая всем этим барахлом управляет:

Простенькие примеры на ПЛИС. UART. Часть 0. Плис, Fpga, Uart, Com, Разработка, Схемотехника, Микроэлектроника, Программирование, Длиннопост

Эта вот фиговина называется цифровой автомат и будет управлять нашими счетчиками и регистрами, записывать данные, сбрасывать и пр. Я не буду подробно объяснять работу цифровых автоматов, поскольку это отдельная статья, при чём не маленькая. Чуть подробнее можете с автоматами ознакомиться тута:

https://habrahabr.ru/post/254885/ Вполне годно описано. Для написания простеньких автоматов тут информации достаточно.


На этом моменте я вынужден статью закончить. Поскольку дальнейшее объяснение как это все реализовать внутри ПЛИС и промоделировать потребует серьезного увеличения длины поста. Да и у меня к вам появился серьёзный вопрос. Каким образом мне построить продолжение? Основная проблема в том, что дальше будет достаточно много кода на VHDL. И если его выложить сюда, то он развалится из-за того, что pikabu не содержит тегов для вставки кода. Пока ничего лучше, чем выложить кучу скриншотов кусков кода на ум не приходит. А в конце просто дать несколько ссылок на исходники.


*1. Не совсем корректно так говорить, поскольку RS232 он же COM – это одна из разновидностей UART, написал для упрощения.

*2. Отдельный разговор про частоты, кратные основной, полученные делением на счетчике.

*3. Опять же не совсем корректно так говорить, поскольку существуют специальные алгоритмы, где не сигналы синхронизируются, а синхронизируются флаги валидности данных, так называемые алгоритмы handshake.

*4. Специальная фиговина внутри ПЛИС, которая может создать из частоты, от которой тактируется ПЛИС новую частоту.

Показать полностью 9
[моё] Плис Fpga Uart Com Разработка Схемотехника Микроэлектроника Программирование Длиннопост
1
Посты не найдены
О Нас
О Пикабу
Контакты
Реклама
Сообщить об ошибке
Сообщить о нарушении законодательства
Отзывы и предложения
Новости Пикабу
RSS
Информация
Помощь
Кодекс Пикабу
Награды
Команда Пикабу
Бан-лист
Конфиденциальность
Правила соцсети
О рекомендациях
Наши проекты
Блоги
Работа
Промокоды
Игры
Скидки
Курсы
Зал славы
Mobile
Мобильное приложение
Партнёры
Промокоды Biggeek
Промокоды Маркет Деливери
Промокоды Яндекс Путешествия
Промокоды М.Видео
Промокоды в Ленте Онлайн
Промокоды Тефаль
Промокоды Сбермаркет
Промокоды Спортмастер
Постила
Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии