三線(xiàn)制同步串行通信控制器接口設計

0 引 言
航天工程領(lǐng)域中，星地通訊等遠距離遙測遙控是嵌入式衛星數管計算機重要功能之一，利用三線(xiàn)制同步串行遙測遙控通道對指令和數據進(jìn)行收發(fā)操作是通信鏈路的重要環(huán)節。
目前許多處理器芯片都已集成了同步串行接口，但基于三線(xiàn)制同步串行接口的處理器并不多。利用傳統設計方法所實(shí)現的三線(xiàn)制同步通信硬件電路接口雖然能滿(mǎn)足一般工程設計要求，但在“低成本、小體積、低功耗和靈活性”設計理念的推動(dòng)下，傳統設計顯然弊大于利。采用可編程邏輯器件CPLD／FPGA技術(shù)，對三線(xiàn)制同步串行通信接口電路進(jìn)行結構設計與實(shí)現，可以大幅度減小系統體積，降低功耗，提高設計的靈活度。同時(shí)，還可以在其中增加其他邏輯功能模塊，并能很方便地應用到相關(guān)的嵌入式系統中。

1 三線(xiàn)制同步串行通信機理
三線(xiàn)制同步串行通信時(shí)，發(fā)送端和接收端必須使用共同的時(shí)鐘源才能保持它們之間的準確同步。為達到準確同步的目的，其中一個(gè)方法就是采用編碼和解碼的原理，即在發(fā)送端利用編碼器把要發(fā)送的數據和發(fā)送時(shí)鐘組合在一起，通過(guò)傳輸線(xiàn)發(fā)送到接收端，在接收端再用解碼器從數據流中分離出接收時(shí)鐘。常用的編碼解碼器有曼徹斯特編碼解碼及NRZ-L碼。本文中收發(fā)信號采用的碼型是NRZ-L碼。
三線(xiàn)制同步串行通信主要包括三個(gè)信號：采樣信號(也叫幀同步信號)、時(shí)鐘信號和串行數據信號，其時(shí)序邏輯關(guān)系如圖1所示。

從圖1可看出，數據接收或發(fā)送時(shí)，首先幀同步信號先觸發(fā)一個(gè)瞬時(shí)啟動(dòng)脈沖，之后保持低電平有效，時(shí)鐘信號緊隨其后，數據在時(shí)鐘信號的上升沿保持穩定，并開(kāi)始采樣和傳輸，每個(gè)時(shí)鐘周期收發(fā)一位字符數據，串行數據成批連續發(fā)送和接收。