[实用新型]一种基于FPGA的串口扩展系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种串口扩展电路系统，特别涉及一种基于FPGA实现的串口扩展系统。

背景技术

在工业应用中，我们经常会遇到一个控制器需要多个串口的情景。然而控制器中的MCU芯片资源中只有一个或者两个串口资源，所以我们需要用到串口扩展芯片。市场中的扩展芯片种类颇多，如SC16C654，能够扩展4个串口。如果此时我们要扩展4个以上的串口资源，就需要多片SC16C654。这时我们就会遇到设计成本较高以及占用MCU较多GPIO口的情景，给我们的设计带来很多的麻烦。而且串口扩展芯片在被MCU控制进行串口数据采集的时候，只能串行的工作，这样影响了串口通讯的效率。因此现有技术中的控制器扩展电路成本高、电路复杂，不能满足实际应用的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有的控制器芯片串口较少的缺陷，提供一种串口扩展系统，增加串口数目。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型包括控制器，其特征在于：所述的控制器与FPGA模块连接，所述的FPGA模块与串口收发模块连接。

所述的FPGA模块包括协议解析模块和双口RAM模块，所述的串口收发模块与协议解析模块连接，所述的协议解析模块与双口RAM模块连接，所述的双口RAM模块与控制器连接。

所述的双口RAM模块通过地址总线和数据总线与控制器连接。

所述的串口收发模块的型号为RSM3485。

本实用新型的优点是采用FPGA作为串口扩展的硬件实现，FPGA拥有足够的IO口资源，可以根据不同的需求，选择不同引脚数的FPGA芯片，降低成本。占用控制器GPIO口资源少。而且FPGA能够使串口并行的采集数据，将采集的数据存放在设计的双口RAM中，控制器只负责提取数据以及和上位机通讯，大大的提高了通讯效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

图1为本实用新型的结构框图。

图2为串口收发模块原理图。

图中的附图标记分别为：1.串口收发模块；2.FPGA模块；3.协议解析模块；4.双口RAM模块；5.控制器。

具体实施方式

如图1所示，为了扩展控制器的串口数，本实用新型包括控制器5，控制器5与FPGA模块2连接，FPGA模块2与串口收发模块1连接。FPGA模块2包括协议解析模块3和双口RAM模块4，串口收发模块1与协议解析模块3连接，协议解析模块3与双口RAM模块4连接，双口RAM模块4与控制器5连接。FPGA模块2包括协议解析模块3和双口RAM模块4。协议解析模块3主要针对不同的协议报文进行解包和组包，将串口收发模块1传过来的数据进行解包，将有效的数据传至双口RAM模块4中；将双口RAM模块4传过来的数据进行组包，发送至串口收发模块1。

双口RAM模块4通过地址总线和数据总线与控制器5连接。双口RAM模块4，主要是负责和上端的控制器进行数据交互。它将协议解析模块传递过来的 数据进行暂存，根据上端的控制器5发送的请求，将与请求地址相符的数据上传至控制器5；同时将接收的上端的控制器5控制命令，下发至协议解析模块3中。串口收发模块1主要是负责串口的数据收发操作，将收到的数据发至协议解析模块3中，同时将协议解析模块3传来的数据，通过发送口发送出去。

串口收发模块1的型号为RSM3485。如图2所述，串口收发模块1包括接收模块和发送模块，发送模块包括FIFO模块、串口发送顶层控制模块和串口发送模块，数据通过协议解析模块发送至FIFO模块，然后依次经过串口发送顶层控制模块和串口发送模块将数据发送出去；接收模块包括FIFO模块、串口接收顶层控制模块和串口接收模块，数据依次经过串口接收模块、串口接收顶层控制模块和FIFO模块后发送至协议解析模块。出口收发模块设计的特点是可移植性较强，当我们需要N个串口接口时，我们就可以直接移植N个串口收发模块。只要将对应的引脚和FPGA的IO一一对应上就可以了。同时需要指出的是本实用新型中没有提到的地方采用现有技术均可以实现。故在本实用新型中不做详细描述。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。