1、导言
三坐标丈量机做为一种高精度丈量仪器，在机械工业、汽车工业、航空航天等范畴具有广泛的运用。本套通讯体系选用FPGA为首要通讯芯片，运用FPGA完成各通讯模块对数据的收发，合作单片机对数据进行编码、解码、重封装，完成了计算机和控制体系的通讯；因为FPGA程序的并行履行结构和高的履行速度，因而大大确保了数据传输的准确性和快速性。
2、通讯模块的完成
2.1 计算机与桥接卡的通讯
本体系选用RS232总线完成计算机和桥接卡之间的通讯。计算机发送的数据，经过RS232总线传输到桥接卡，经过MAX3232芯片完成电平转化。FPGA检测到开端位后接纳数据，接纳完数据后，将其存于UART接纳FIFO中；待接纳到完毕位时，FPGA发生中止信号，触发单片机读取接纳FIFO中的数据并对其解码，判别数据中的意图地址，依据意图地址决议是否处理或发送到控制板；桥接卡与计算机通讯时，首要将数据进行编码，然后将数据置于发送FIFO中，发动发送模块，发送模块主动将数据宣布，数据经MAX3232发送到总线上等候计算机的接纳。
(1)串口发送模块的FPGA完成
串口发送模块从发送FIFO读出数据后，依据串口通信协议，数据在向外发送时，低位在前，高位在后，所以将八位的数据从头进行修改：前加中止位‘1’，后加开端位‘0’，变为十位数据包，将十位数据依照设置波特率逐位发送即可，运用Modelsim进行仿真，仿真图见图1（data位要发送的数据，tx为发送线）
(2)串口接纳模块的FPGA完成
总线闲暇时当检测到由高到低改变时,标明数据开端传输，接纳模块预备接纳数据，接纳数据时低位在前，高位在后，当接纳到开端位后，每隔一个数据传输周期接纳一次数据，待接纳到八位数据后将数据置于接纳FIFO中，运用Modelsim进行对发送模块仿真见图2（rxBuf为接纳到的数据，低位在前，高位在后）：
2.2 桥接卡与控制卡及控制卡之间的通讯
因为桥接卡需求和多个控制卡进行信息的交流，且不同的控制卡之间也需求数据传输，因而在进行总线挑选时，有必要确保各个器材都具有主控的权力，能够占用总线，本体系中桥接卡和控制卡及控制卡之间选用I2C总线进行通讯。
I2C总线是一种两线式串行双向总线，是多主控的总线，由时钟线和数据线构成，数据传输时，时钟信号由主控器材发生。当SCL为高电平时，SDA呈现由高电平到低电平改变，标明开端传送数据；当SCL为高电平时，SDA呈现低电平到高电平改变，表明数据传送完毕；接纳方收到数据后，需向发送方宣布应对信号；为了避免总线上数据抵触，总线有裁定机制，当总线一起被多个发送方占用时，首要呈现高电平的发送方被裁定掉，因而，最长低电平周期的器材占用总线，成为主控器材；被裁定掉的器材，抛弃总线，改为接纳。
运用FPGA完成I2C总线时，需求树立三个模块：总线监督模块，总线发送模块，总线接纳模块。
①总线监督模块的完成
总线监督模块用来为发送和接纳模块供给总线状况，总线分为闲暇、忙、等候三种状况。当总线上没有数据传输时，坚持高电平，称为闲暇态；数据传输期间，总线为忙的状况，假如主控方占用总线后没有数据发送，则为等候状况，假如总线等候时刻超越设定时刻，总线由等候转为闲暇态。发送、接纳模块需求得到的信号为开端信号、完毕信号和状况信号，由总线监督模块完成这些信号。运用Modelsim进行仿真，得到波形如图3：
②I2C发送模块的FPGA完成
发送模块首要完成对数据的发送；首要发送地址，发送完地址后，等候应对信号，假如没有呼应，则抛弃总线；假如呈现呼应，I2C发送模块输出RAM地址，读取RAM的数据,顺次发送数据，每发送完一个字节，等候呼应信号，发送模块依据RAM中的数据长度，将RAM数据读完。为了避免多个主机一起占用总线，应依据裁定机制将总线上的非主控方裁定掉，制止其持续占用总线。为了避免总线传输中信号推迟，当向总线上发送下一数据时对总线上的状况进行判别，假如正确，再发送下一位数据。不然，抛弃总线。运用Modelsim对I2C发送模块进行仿真如图4。
I2C_outScl：发送时钟；I2C_inScl：检测时钟
I2C_outSda：发送数据；I2C_inSda：检测数据
desAddr:意图地址；msgData：发送数据
RAM_Addr:RAM的地址信号。
③I2C接纳模块的FPGA完成
接纳模块接纳到总线监督模块发送来的开端位信号后，预备接纳总线上的数据，接纳到的地址后，判别接纳到的地址和电路板地址是否共同；当两者共同时，向总线置应对信号ACK,持续接纳下面的数据，收到的数据置于接纳ＦＩＦＯ中；假如地址不共同，则抛弃总线。运用Modelsim对I2C接纳模块进行仿真如图4。
