基于FPGA的RS485接口误码测试仪的设计

5 系统设计仿真

对设计完成后的主要功能模块进行了仿真以验证其功能的正确性。

(1) m序列产生器仿真

本设计采用了23级m序列以确保伪随机序列的特性，其本原多项式为f(x)=1+x5+x23，仿真波形如图5所示。

(2) SPI接口仿真

FPGA与单片机之间采用SPI接口进行通信。外围设备接口SPI通常有3～4条信号线，本文采用3线方式，即片选线SS、时钟线SCK和数据线SDIO。SS为低时有效，在SCK的同步下传送数据，仿真波形如图6所示。

(3) 系统仿真

系统开始工作并正确同步后，开始误码和延时的统计。每当单片机发送1个请求数据信号，就送出当前的误码数和延时数,单片机进行计算后送显示器显示。系统仿真波形如图7所示。



6 调试

调试是整个设计实现的关键步骤。经过调试，最终实现了设计的所有功能。下面给出在设计和调试中的一些经验教训以供参考。

(1) 51单片机的Port 1端口默认情况下没有上拉电阻，因此需要特别注意。在调试初期就是因为没有在外部加上拉电阻而导致与FPGA通信不正常。

(2) RS485接口芯片对于差分线的输入输出阻抗匹配要求比较严格，需要根据手册要求选择合适的匹配电阻，否则会导致输入输出差分信号质量严重劣化，影响系统正常工作。

(3) FPGA与单片机通信等功能需要特别注意时序的配合问题，否则可能导致通信不正常。可以通过选择适当的触发沿来调整时序。

本文介绍了一种基于FPGA的RS485接口的误码测试仪的设计原理和实现过程。与传统的误码测试仪相比，本误码测试仪具有原理简单、接口独特、可测试系统延时等特点。此外，由于FPGA良好的可扩展性，可以在不改变硬件电路的基础上方便地增加或修改相应的功能，增加了系统的可扩展性。