[發(fā)明專利]一種基于FPGA的多路串口服務(wù)器及其數(shù)據(jù)傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911403445.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN113127400B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張維達(dá);崔明;張甫愷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G06F13/42
• 分類號(hào): G06F13/42
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛(wèi)良

本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的多路串口服務(wù)器及其數(shù)據(jù)傳輸方法，該串口服務(wù)器包括：設(shè)置有接口芯片驅(qū)動(dòng)模塊和內(nèi)部控制模塊的FPGA芯片、422接口模塊、232接口模塊；232接口模塊中包含一路主串口和一路子串口，422接口模塊中包含多路子串口，內(nèi)部控制模塊對主串口接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行判斷，以使多路串口服務(wù)器執(zhí)行相應(yīng)的操作，并等待主串口或子串口的反饋。上述服務(wù)器利用FPGA的可編程性，實(shí)現(xiàn)了主串口和子串口的通訊速率、字符串長度、校驗(yàn)位信息的靈活設(shè)定，主串口和子串口直接的通訊協(xié)議也可以靈活更改。通過合理的硬件設(shè)計(jì)在非常小的空間尺寸內(nèi)實(shí)現(xiàn)了1個(gè)主串口，多個(gè)子串口同時(shí)接收和發(fā)送功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的多路串口服務(wù)器及其數(shù)據(jù)傳輸方法。

背景技術(shù)

RS-422/RS-232通訊協(xié)議具有應(yīng)用簡便、可靠性高等特點(diǎn)，在多種應(yīng)用場合十分廣泛的應(yīng)用，例如自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等。盡管目前網(wǎng)絡(luò)通訊和I2C等串行協(xié)議通訊有很快的發(fā)展，但很多嵌入式系統(tǒng)、嵌入式傳感器等設(shè)備依然只配備基礎(chǔ)的RS-422/RS-232用于控制和數(shù)據(jù)傳輸，因此對于RS-422/RS-232串行通訊設(shè)備的開發(fā)依然十分必要。

現(xiàn)行主要的技術(shù)方案主要由兩個(gè)思路，一是將多路串行接口和PCI、PCI-E總線結(jié)合起來，通過在計(jì)算機(jī)中插入串口卡的形式實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的多串口輸入、輸出能力，典型的設(shè)備有MOXA公司的CP-118E-A系列PCI-E多路串口擴(kuò)展卡。另一個(gè)思路是，將串行通訊口轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)接口，再通過網(wǎng)絡(luò)以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的形式對多個(gè)串口分別實(shí)施收發(fā)控制，目前生產(chǎn)這種設(shè)備的公司也較多，典型的設(shè)備是MOXA公司的NPORT5400系列串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。

目前基于PCI、PCI-E總線的串口擴(kuò)展卡需要占用機(jī)箱中一個(gè)專用插槽的位置，體積較大，而PCI、PCI-E總線的卡式插槽對高震動(dòng)場景沒有很好的加固方案，使得串口擴(kuò)展卡在車載等震動(dòng)較大的場景使用時(shí)容易發(fā)生松動(dòng)，接觸不良等問題。

有鑒于此，有必要設(shè)計(jì)一種新的串口服務(wù)器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于FPGA的多路串口服務(wù)器及其數(shù)據(jù)傳輸方法，以解決上述問題中的至少一個(gè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種基于FPGA的多路串口服務(wù)器，所述多路串口服務(wù)器包括：

設(shè)置有接口芯片驅(qū)動(dòng)模塊和內(nèi)部控制模塊的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片，與所述FPGA芯片相連接的422接口模塊和232接口模塊；

所述232接口模塊中包含一路主串口和一路子串口，所述422接口模塊中包含多路子串口；或，所述232接口模塊中包含至少一路子串口，所述422接口模塊中包含一路主串口和至少一路子串口；

所述主串口用于接收串口數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到所述接口芯片驅(qū)動(dòng)模塊，所述接口芯片驅(qū)動(dòng)模塊用于在接收到所述串口數(shù)據(jù)后將其轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)信息；

所述內(nèi)部控制模塊對所述并行的數(shù)據(jù)信息的類型進(jìn)行判斷，以使所述多路串口服務(wù)器執(zhí)行相應(yīng)的操作，并等待所述主串口或子串口的反饋。

可選地，所述232接口模塊中包含一路主串口和一路子串口時(shí)，所述422接口模塊中包含12路子串口。

可選地，所述232接口模塊中主串口和子串口均為全雙工RS-232串口，所述多路子串口為全雙工RS-422串口。

可選地，所述多路串口服務(wù)器還包括：

與所述FPGA芯片連接的FLASH存儲(chǔ)芯片、LED信號(hào)指示燈以及外部時(shí)鐘；

所述FLASH存儲(chǔ)芯片用于FPGA二進(jìn)制程序的存儲(chǔ)，以及主串口和子串口工作頻率、通訊字節(jié)長度、通訊格式的存儲(chǔ)；

所述LED信號(hào)指示燈用于指示當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及各個(gè)串口信息的有無；