基于FPGA与RS422的MⅢ总线转换板的设计与实现
3.1 总线转换设计逻辑
在总线接口控制单元的设计开发中，在严格执行国军标对地面设备的研制规范等要求下，为了保证系统的可靠性，提高系统的可扩展性和性能，并尽可能采用成熟的技术和器件。
基于上述设计原则，MIII总线接口板的硬件电路应采用FPGA器件来实现。采用FPGA实现，FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
设计从系统的整体出发，应用Ouartus II软件，并采用结构化描述方式来对设计对象的功能特性进行分析，然后自上而下逐步将问题细化，再根据分析的结果划分功能模块，并根据电路功能出发使用VerilogHDL语言对各模块电路进行数据流描述，然后利用Quartus II软件进行各模块的功能仿真，再连接各模块进行逻辑综合及优化，最后下载到FPGA芯片。
此模块采用SP3490芯片进行RS422通信协议转换SP3490是一系列+3.3V低功耗的全双工收发器，它们完全满足RS-485和RS-422串行协议的要求。这两个器件与Sipex SP490、SP491的管脚互相兼容，同时兼容通用工业标准规范。SP3490和SP3491由Sipex的BiCMOS工艺制造而成，可实现低功耗操作，但性能不受影响。它们符合RS-485和RS-422串行协议的电气规范，数据传输速率可高达10Mbps（带负载）。图2所示为RS422转换模块的电路原理图。
3.3 总线接口控制单元
总线接口控制单元的主要功能是MIII总线地址和数据的收发、转换、寄存以及接口控制信号和驱动信号的产生等。SOPC）是一种特殊的嵌入式系统：首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。它是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，来用于嵌入式系统的研究和电子信息处理。 SOPC是一种特殊的嵌入式系统，它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能但它不是简单的SOC,它也是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。
（1）Nios II处理器
Nios 处理器具有32位指令集的第二代片上可编程的软核处理器， 其最大优势和特点是模块化的硬件结构，以及由此带来的灵活性和可裁减性。相对于传统的处理器，Nios Ⅱ系统可以在设计阶段根据实际的需求来增减外设的数量和种类。设计者可以使用ALTERA 提供的开发工具SOPC Builder, 在PL D器件上创建软硬件开发的基础平台，也即用SOPC Builder创建软核CPU和参数化的接口总线Avalon。在此基础上， 可以很快地将硬件系统（包括处理器、存储器、外设接口和用户逻辑电路）与常规软件集成在单一可编程芯片中。而且， SOPC Builder还提供了标准的接口方式，以便用户将自己的外围电路做成Nios Ⅱ软核可以添加的外设模块。这种设计方式， 更加方便了各类系统的调试。采用QuartusII软件SOPC Builder生成的Nios II处理器单元如图3所示。
具体工作时，当数据流向为RS422串口到MIII总线时，NIOSII处理器可将数据从RS422串口接收缓冲存储器中读出，并输出至MIII总线发送缓冲单元中，同时还将数据发送到外部的SRAM中进行存储；而当数据流向为MIII总线到RS422串口时，其方式其之类似，其不同点是由于MIII总线的传输速率远大于串口的传输速率。
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