基于FPGA的LinkPort串行通信系统及方法与流程

本发明涉及电路板测试设备领域，特别涉及基于fpga的linkport串行通信系统及方法。

背景技术：

目前在电路板测试设备领域中，一般控制主板都是通过连接器进行外部通信功能模块连接的，每个外部通信功能模块都需要一个连接器，控制方式都是通过并行io信号控制外部通信功能模块，这种并行io信号的控制方式需要的控制线比较多，如果外部通信功能模块越多，控制主板上连接对应的连接器就会越多。因此现有技术存在以下缺点：

1、并行io信号控制需要的控制信号线变多；

2、一个外部通信功能模块对应一个控制接口，导致控制主板集成度不高；

3、一个控制接口只支持一个相对应的外部通信功能模块，造成结构复杂；

4、无法做双向通信，使用不灵活，通用性不强；

5、连接复杂，对应接口排线很多，维修复杂，维护成本高，故障率高。

技术实现要素：

为了克服上述缺点，本发明提出基于fpga的linkport串行通信系统及方法。

本发明提供基于fpga的linkport串行通信系统，包括接收模块、发送模块和控制模块，所述接收模块和发送模块相连，所述发送模块和控制模块相连，所述接收模块与上位机usb接口通信，接收串行数据，进行判断采样、校验和转换，所述发送模块检测接收模块的接收状态，发送串行信号，所述控制模块发送同步基准信号给发送模块，控制采样数据脉冲周期，分析收到的上位机指令，根据规定指令协议，产生执行指令。

优选地，所述接收模块包括共模电感u3、usb存储器u4、晶振y1和ft232芯片u5，所述共模电感u3的d-脚和ft232芯片u5的15脚usbdp相连，所述共模电感u3的d+脚和ft232芯片u5的16脚usbdm相连，所述usb存储器u4的cs脚和ft232芯片u5的45脚eecs相连，所述usb存储器u4的clk脚和ft232芯片u5的44脚eesk相连，所述usb存储器u4的di脚和ft232芯片u5的43脚eedata相连，所述usb存储器u4的do脚串联一个电阻后和ft232芯片u5的43脚eedata相连，所述晶振y1的1脚和ft232芯片u5的27脚osci相连，所述晶振y1的2脚和ft232芯片u5的28脚osco相连。

优选地，所述发送模块包括linkport、fpga芯片u1h和ft232芯片u5，所述linkport的l5脚和fpga芯片u1h的b5脚相连，所述linkport的l7脚、l9脚都和fpga芯片u1h的a5脚相连，所述linkport的l10脚和fpga芯片u1h的d6脚相连，所述ft232芯片u5的1脚txd和fpga芯片u1h的a8脚相连，所述ft232芯片u5的5脚rxd和fpga芯片u1h的b8脚相连，所述ft232芯片u5的2脚dtr和fpga芯片u1h的c3脚相连，所述ft232芯片u5的9脚dsr和fpga芯片u1h的d3脚相连，所述ft232芯片u5的3脚rts和fpga芯片u1h的c6脚相连，所述ft232芯片u5的11脚cts和fpga芯片u1h的b3脚相连，所述ft232芯片u5的10脚dcd和fpga芯片u1h的d5脚相连，所述ft232芯片u5的6脚ri和fpga芯片u1h的e7脚相连，所述ft232芯片u5的22脚和fpga芯片u1h的d8脚相连，所述ft232芯片u5的13脚和fpga芯片u1h的e8脚相连。

优选地，所述控制模块包括电平转换芯片u34和fpga芯片u1h,所述电平转换芯片u34的a脚串联一个电阻后和fpga芯片u1h的c8脚相连，所述电平转换芯片u34的b脚和fpga芯片u1h的b6脚相连，所述电平转换芯片u34的dir脚和fpga芯片u1h的b7脚相连。

优选地，所述共模电感u3经esd保护u2与上位机usb接口cn1相连。

优选地，所述linkport是一种双向通信的串行通信总线，可以支持最多256个外部通信功能模块，所述linkport的接口为10pin信号总线。

优选地，所述基于fpga的linkport串行通信方法，包括如下步骤：步骤s1：接收模块通过接收ft232芯片u5传过来的串行数据，并对串行数据进行判断采样、校验，最后将数据流中的串行数据进行转换，通过ft232芯片u5实现fpga芯片u1h与上位机usb接口通信；步骤s2：发送模块检测到接收模块的接收状态，通过fpga芯片u1h发送串行信号；步骤s3：控制模块作为采样基准信号，给发送模块作为发送同步基准信号，用于控制采样数据脉冲的周期，分析收到的上位机指令，根据规定的指令协议，产生执行命令并将执行指令发送到各个执行模块。

与现有技术相比，本发明的基于fpga的linkport串行通信系统及方法，具有以下优点：

1、可以支持多种多个外部通信功能模块；

2、布线简单，成本低，故障率低；

3、传输速率快，抗干扰能力强；

4、通信线路简单，能实现双向通信；

5、通信距离长，可达50米；

6、通信协议通用，而且灵活，可以做多种扩展。

【附图说明】

图1为本发明基于fpga的linkport串行通信系统的结构原理框图；

图2为本发明基于fpga的linkport串行通信系统的电路原理图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1和图2，本发明的基于fpga的linkport串行通信系统，包括接收模块、发送模块和控制模块，所述接收模块和发送模块相连，所述发送模块和控制模块相连，所述接收模块与上位机usb接口通信，接收串行数据，进行判断采样、校验和转换，所述发送模块检测接收模块的接收状态，发送串行信号，所述控制模块发送同步基准信号给发送模块，控制采样数据脉冲周期，分析收到的上位机指令，根据规定指令协议，产生执行指令。

所述接收模块包括共模电感u3、usb存储器u4、晶振y1和ft232芯片u5，所述共模电感u3的d-脚和ft232芯片u5的15脚usbdp相连，用于usb正极数据信号的传输，所述共模电感u3的d+脚和ft232芯片u5的16脚usbdm相连，用于usb负极数据信号的传输，所述usb存储器u4的cs脚和ft232芯片u5的45脚eecs相连，所述usb存储器u4的clk脚和ft232芯片u5的44脚eesk相连，用于串行eeprom,所述usb存储器u4的di脚和ft232芯片u5的43脚eedata相连，所述usb存储器u4的do脚串联一个电阻后和ft232芯片u5的43脚eedata相连，所述晶振y1的1脚和ft232芯片u5的27脚osci相连，用于振荡器的输入，所述晶振y1的2脚和ft232芯片u5的28脚osco相连，用于振荡器的输出。

所述发送模块包括linkport、fpga芯片u1h和ft232芯片u5，所述linkport是一种双向通信的串行通信总线，可以支持最多256个外部通信功能模块，所述linkport的接口为10pin信号总线，是一种工业级的传输速度快、抗干扰能力强、性能稳定的串行控制总线，所述linkport的l5脚和fpga芯片u1h的b5脚相连，用于数据输入，所述linkport的l7脚、l9脚都和fpga芯片u1h的a5脚相连，用于时钟信号的传输，所述linkport的l10脚和fpga芯片u1h的d6脚相连，用于数据输出，所述ft232芯片u5的1脚txd和fpga芯片u1h的a8脚相连，用于发送数据，所述ft232芯片u5的5脚rxd和fpga芯片u1h的b8脚相连，用于接收数据，所述ft232芯片u5的2脚dtr和fpga芯片u1h的c3脚相连，用于数据终端准备好，所述ft232芯片u5的9脚dsr和fpga芯片u1h的d3脚相连，用于数据准备好，所述ft232芯片u5的3脚rts和fpga芯片u1h的c6脚相连，用于请求发送，所述ft232芯片u5的11脚cts和fpga芯片u1h的b3脚相连，用于清除发送，所述ft232芯片u5的10脚dcd和fpga芯片u1h的d5脚相连，用于载波检波，所述ft232芯片u5的6脚ri和fpga芯片u1h的e7脚相连，用于振铃提示，所述ft232芯片u5的22脚和fpga芯片u1h的d8脚相连，用于读取输入，所述ft232芯片u5的13脚和fpga芯片u1h的e8脚相连，用于写输入。

所述控制模块包括电平转换芯片u34和fpga芯片u1h,所述电平转换芯片u34的a脚串联一个电阻后和fpga芯片u1h的c8脚相连，用于数据的输入输出，所述电平转换芯片u34的b脚和fpga芯片u1h的b6脚相连，用于数据的输入输出，所述电平转换芯片u34的dir脚和fpga芯片u1h的b7脚相连，用于方向控制。

所述共模电感u3经esd保护u2与上位机usb接口cn1相连，用于和上位机进行通信，接收串行数据。

本发明的基于fpga的linkport串行通信方法，包括如下步骤：

步骤s1：接收模块通过接收ft232芯片u5传过来的串行数据，并对串行数据进行判断采样、校验，最后将数据流中的串行数据进行转换，通过ft232芯片u5实现fpga芯片u1h与上位机usb接口通信；

步骤s2：发送模块检测到接收模块的接收状态，通过fpga芯片u1h发送串行信号；

步骤s3：控制模块作为采样基准信号，给发送模块作为发送同步基准信号，用于控制采样数据脉冲的周期，分析收到的上位机指令，根据规定的指令协议，产生执行命令并将执行指令发送到各个执行模块。

与现有技术相比，本发明的基于fpga的linkport串行通信系统及方法，具有以下优点：

1、可以支持多种多个外部通信功能模块；

2、布线简单，成本低，故障率低；

3、传输速率快，抗干扰能力强；

4、通信线路简单，能实现双向通信；

5、通信距离长，可达50米；

6、通信协议通用，而且灵活，可以做多种扩展。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的专利保护范围内。