[发明专利]载人潜水器串口数据采集与转发装置

说明书

本发明涉及一种载人潜水器串口数据采集与转发装置，该装置安装于载人潜水器载人舱中，用于采集传感器串口数据。其核心电路由FPGA核心模块、PHY模块、RJ45接口模块组成，可以采集并处理多路传感器串口数据(采集通道数目可根据情况自由调节)，并将数据通过以太网以UDP数据包的形式发送给航控计算机。本发明具有体积小、集成度高、拓展性强、参数设置灵活、可靠性高等特点。

技术领域

本发明涉及载人潜水器控制领域，具体的说是一种载人潜水器串口数据处理与转换装置，利用FPGA高速、并行、引脚资源丰富、灵活性强的特性，同时采集并处理多路传感器串口数据，实现以太网MAC(媒体访问控制)并提供控制PHY(物理层)芯片的MII(媒体独立接口)总线，利用速度远高于串口的以太网，将数据以UDP数据包的形式发送给航控计算机。为载人潜水器控制提供稳定可靠、高效率、高拓展性的传感器串口数据处理服务。

背景技术

载人潜水器用于实现在水下的载人航行、科考、勘探作业等工作，在载人潜水器正常工作时，航控计算机需要处理各种传感器数据。由于串口结构简单、传输距离长、抗干扰能力强等优势，传感器通常使用串行接口进行通信。但由于串口通信速度较慢，航控计算机串口资源有限，所以直接在航控计算机上采集串口数据效率太低。因此需要一种能够有效同时采集多路串口数据，并且能与航控计算机高度通信的装置。另外，随着载人潜水器的发展，下潜深度越来越大，对载人舱的抗压能力要求也越来越高，舱内空间势必越来越有限，因此对装置的体积与集成度要求也越来越高。

发明内容

为了克服上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种应用于载人潜水器，体积较小、集成度较高，能够同时采集多路串口数据，并且能够与航控计算机进行网络通信的载人潜水器串口数据采集与转发装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：载人潜水器串口数据采集与转发装置，包括顺序连接的FPGA核心模块，PHY模块，RJ45接口模块；

所述FPGA核心模块，设有多路可拓展串口数据采集通道、一个MII总线端口；所述可拓展串口数据采集通道对应的串口输入端连接传感器串口，所述MII总线端口连接PHY模块；

所述PHY模块设有一个MII总线端口，一个MDI端口；所述MII总线端口连接FPGA核心模块，所述MDI端口连接RJ45网线接口模块。

所述RJ45接口模块含有一个MDI输入端口和一个MDI输出端口；MDI输入端口连接PHY模块，MDI输出端口用于连接计算机。

所述FPGA核心模块包括待发送数据解析模块、UDP发送数据双端口RAM模块、UDP发送模块、UDP接收模块、UDP接收FIFO存储器模块、UDP接收数据解析模块和多个可拓展串口数据采集通道；所述可拓展串口数据采集通道包括串口数据采集模块以及与其连接的串口数据FIFO存储器模块；

所述串口数据采集模块、串口数据FIFO存储器模块、待发送数据解析模块、UDP发送数据双端口RAM模块、UDP发送模块顺序连接；所述UDP接收模块、UDP接收FIFO存储器模块、UDP接收数据解析模块、待发送数据解析模块顺序连接；所述UDP接收数据解析模块与串口数据采集模块连接；所述待发送数据解析模块与UDP发送模块连接；所述UDP接收模块与UDP发送模块均与MII总线端口连接。

所述串口数据采集模块包括顺序连接的执行子模块、控制子模块，所述执行子模块与传感器串口连接，控制子模块与串口数据FIFO存储器模块、UDP接收数据解析模块连接。

所述待发送数据解析模块包括反馈消息解析子模块、UDP发送控制子模块和多个串口数据解析子模块；

所述反馈消息解析子模块、串口数据解析子模块均与UDP发送控制子模块连接；所述反馈消息解析子模块与UDP接收数据解析模块连接，串口数据解析子模块与串口数据FIFO存储器模块、UDP接收数据解析模块连接；UDP发送控制子模块与UDP发送数据双端口RAM模块、UDP发送模块连接。