基于FPGA并行总线多路串口扩展模块的制作方法

本发明涉及铁路通信信号领域，具体是一种基于fpga并行总线多路串口扩展模块。

背景技术：

铁路通信信号系统有需要多个不同类型串口与不同得设备进行通信，如计算机联锁，列控等设备。但现在的mcu控制器的串口有限一般的arm只有5个左右串口，现在的解决办法都是采用专用串口扩展芯片或者采用软件模拟串口，这个两种方法都存在一定缺陷，软件模拟虽然成本低但会影响系统软件的实时性且无法满足高速通信。采用专用硬件扩展芯片扩展的串口类型单一无法满足系统实际需要。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种基于fpga并行总线多路串口扩展模块，采用通用的硬件模块化设计配置出多种不同类型串口，解决了单mcu硬件串口不足问题，提高系统硬件配置灵活性。

本发明包括地址管理模块、控制指令管理模块、数据管理模块以及多路不同类型的串口，其中地址管理模块与数据总线连接，控制指令管理模块与控制总线连接，地址管理模块与地址总线连接，各模块通过内部总线以及mcu模块与各串口连接，cu通过控制总线对串口的类型，速率，数量进行设置。

进一步改进，所述的串口类型包括spi，can，rs232通用串口。所述的mcu模块做多可以设置5个can口，24个spi，24个rs232通用串口。

所述的mcu模块采用altera系列飓风系统ep1c6t144；此芯片价格便宜市场已采购且已经量产多年了。采用原理图和vhdl语言进行开发。

此多路串口扩展模块经设计开发完成后，用于我司的多个实际项目中作为硬件串口扩展，此模块采用了标准化硬件设计统一了我司不同类型串口类型，经现场的实际应用表明此串口扩展模块可以满足业务的实际需要。

我司的智能配线架项目采用了此串口扩展模块，经并行总线扩展出24个串口，用于与配线终端的连接满足项目的实际需要，解决了告警实时性和数据堵塞问题。

本发明有益效果在于：

1.解决了单mcu硬件串口不足问题；

2.采用通用的硬件模块化设计配置出多种不同类型串口；

3.提高系统硬件配置灵活性。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明结构如图1所示，包括地址管理模块、控制指令管理模块、数据管理模块以及多路不同类型的串口，其中地址管理模块与数据总线连接，控制指令管理模块与控制总线连接，地址管理模块与地址总线连接，各模块通过内部总线以及mcu模块与各串口连接，cu通过控制总线对串口的类型，速率，数量进行设置。

进一步改进，所述的串口类型包括spi，can，rs232通用串口。所述的mcu模块做多可以设置5个can口，24个spi，24个rs232通用串口。

所述的mcu模块采用altera系列飓风系统ep1c6t144；此芯片价格便宜市场已采购且已经量产多年了。采用原理图和vhdl语言进行开发。

功能要求：基于并行总线多路串口扩展模块。

主要技术指标：

1.扩展出24全路串口；速率为：0--115200b/s；

2.扩展出5路can接口；速率为：0-1mb/s；

3.扩展出24路spi接口；速率为：0-1mb/s；

4.数据线为8位；

6.地址线位8位；

7.控制总线位8位。

电源与环境要求：

1．工作温度：-20℃～+70℃，贮存温度：-40℃～+85℃，湿度：<95%；

2.输入dc24v+20%；

3.整机功耗小于30w。

电磁兼容要求：

电磁兼容要求应符合gb/t24338.5相关规定。

安全性要求：

1接地：

接地电阻小于4欧姆。

2抗电强度：

电源接口：绝缘耐压≥1500v。

3抗电磁干扰：

电源接口：有抗浪涌、抗尖峰电压、抗雷击电路保护。

4安全保护：

电源接口：输入过压保护，输出过压保护，输出过流保护，通信、检测接口：要有隔离保护。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种基于fpga并行总线多路串口扩展模块，其特征在于：包括地址管理模块、控制指令管理模块、数据管理模块以及多路不同类型的串口，其中地址管理模块与数据总线连接，控制指令管理模块与控制总线连接，地址管理模块与地址总线连接，各模块通过内部总线以及mcu模块与各串口连接，cu通过控制总线对串口的类型，速率，数量进行设置。

2.串口扩展模块地址总线，数据总线，控制总线与mcu进行连接，mcu通过控制总线对串口的类型，速率，数量进行设置，做多可以设置5个can口，24个spi，24个通用串口；

根据权利要求1所述的基于fpga并行总线多路串口扩展模块，其特征在于：所述的串口类型包括spi，can，rs232通用串口。

3.根据权利要求2所述的基于fpga并行总线多路串口扩展模块，其特征在于：所述的mcu模块做多可以设置5个can口，24个spi，24个rs232通用串口。

技术总结
本发明提供了一种基于FPGA并行总线多路串口扩展模块，包括地址管理模块、控制指令管理模块、数据管理模块以及多路不同类型的串口，其中地址管理模块与数据总线连接，控制指令管理模块与控制总线连接，地址管理模块与地址总线连接，各模块通过内部总线以及MCU模块与各串口连接，CU通过控制总线对串口的类型，速率，数量进行设置。本发明用通用的硬件模块化设计配置出多种不同类型串口，解决了单MCU硬件串口不足问题，提高系统硬件配置灵活性。

技术研发人员：罗东海;于欣;倪小龙;吉荣新;蔡虎
受保护的技术使用者：南京泰通科技股份有限公司
技术研发日：2019.12.31
技术公布日：2020.04.07