[发明专利]一种基于FPGA的多路串口服务器及其数据传输方法

说明书

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的多路串口服务器及其数据传输方法，该串口服务器包括：设置有接口芯片驱动模块和内部控制模块的FPGA芯片、422接口模块、232接口模块；232接口模块中包含一路主串口和一路子串口，422接口模块中包含多路子串口，内部控制模块对主串口接收的数据信息进行判断，以使多路串口服务器执行相应的操作，并等待主串口或子串口的反馈。上述服务器利用FPGA的可编程性，实现了主串口和子串口的通讯速率、字符串长度、校验位信息的灵活设定，主串口和子串口直接的通讯协议也可以灵活更改。通过合理的硬件设计在非常小的空间尺寸内实现了1个主串口，多个子串口同时接收和发送功能。

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的多路串口服务器及其数据传输方法。

背景技术

RS-422/RS-232通讯协议具有应用简便、可靠性高等特点，在多种应用场合十分广泛的应用，例如自动控制、数据采集、数据远传等。尽管目前网络通讯和I2C等串行协议通讯有很快的发展，但很多嵌入式系统、嵌入式传感器等设备依然只配备基础的RS-422/RS-232用于控制和数据传输，因此对于RS-422/RS-232串行通讯设备的开发依然十分必要。

现行主要的技术方案主要由两个思路，一是将多路串行接口和PCI、PCI-E总线结合起来，通过在计算机中插入串口卡的形式实现计算机的多串口输入、输出能力，典型的设备有MOXA公司的CP-118E-A系列PCI-E多路串口扩展卡。另一个思路是，将串行通讯口转换为网络接口，再通过网络以网络数据包的形式对多个串口分别实施收发控制，目前生产这种设备的公司也较多，典型的设备是MOXA公司的NPORT5400系列串口设备联网服务器。

目前基于PCI、PCI-E总线的串口扩展卡需要占用机箱中一个专用插槽的位置，体积较大，而PCI、PCI-E总线的卡式插槽对高震动场景没有很好的加固方案，使得串口扩展卡在车载等震动较大的场景使用时容易发生松动，接触不良等问题。

有鉴于此，有必要设计一种新的串口服务器。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于FPGA的多路串口服务器及其数据传输方法，以解决上述问题中的至少一个。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种基于FPGA的多路串口服务器，所述多路串口服务器包括：

设置有接口芯片驱动模块和内部控制模块的现场可编程门阵列FPGA芯片，与所述FPGA芯片相连接的422接口模块和232接口模块；

所述232接口模块中包含一路主串口和一路子串口，所述422接口模块中包含多路子串口；或，所述232接口模块中包含至少一路子串口，所述422接口模块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数据，并将其发送到所述接口芯片驱动模块，所述接口芯片驱动模块用于在接收到所述串口数据后将其转换为并行的数据信息；

所述内部控制模块对所述并行的数据信息的类型进行判断，以使所述多路串口服务器执行相应的操作，并等待所述主串口或子串口的反馈。

可选地，所述232接口模块中包含一路主串口和一路子串口时，所述422接口模块中包含12路子串口。

可选地，所述232接口模块中主串口和子串口均为全双工RS-232串口，所述多路子串口为全双工RS-422串口。

可选地，所述多路串口服务器还包括：

与所述FPGA芯片连接的FLASH存储芯片、LED信号指示灯以及外部时钟；

所述FLASH存储芯片用于FPGA二进制程序的存储，以及主串口和子串口工作频率、通讯字节长度、通讯格式的存储；

所述LED信号指示灯用于指示当前系统的工作状态，以及各个串口信息的有无；