本实用新型涉及通信领域的接口，具体地说是一种基于FPGA的加密串口交换模块。
背景技术：
目前，串口交换是通过单片机实现的，而一般单片机串口数量有限，要实现多路数据交换需要多个单片机，这样在设计的时候占用PCB板面积较大。
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。如何利用FPGA来实现串口交换并能配置各个串口的工作模式，可根据FPGA的型号管脚数量多少实现多路串口数据交换，以串口数量多少选择FPGA型号。
专利号为CN104866452A的专利文献公开了一种基于 FPGA和TL16C554A的多串口扩展方法，采用的硬件包括 FPGA、n 个TL16C554A 芯片、n 个串口电平变换芯片，FPGA 与DSP 通过数据总线、地址总线和控制总线相连接，FPGA 作为 DSP 处理器的异步存储器，完成与 DSP的通信，以及 TL16C554A 芯片的时序驱动、片选译码和中断译码。TL16C554A 芯片为异步串行通信的管理单元，包括 4 个串口通信管理单元，能够将并行数据转换成 4 路的串行输出，可以实现 4 个串口的收发管理，能同时实现与 4n 个设备通讯。但是该技术方案不能解决利用FPGA来实现串口交换并能配置各个串口的工作模式的问题。
技术实现要素：
本实用新型的技术任务是针对以上不足，提供一种基于FPGA的加密串口交换模块，来解决如何利用FPGA来实现串口交换并能配置各个串口的工作模式的问题。
本实用新型的技术任务是按以下方式实现的，一种基于FPGA的加密串口交换模块，包括现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA内包括交换模块、串口配置模块、I2C模块、存储模块、N个加密模块、N个串口收发模块和N个电平转换芯片，交换模块分别电连接串口配置模块、I2C模块和加密模块，串口配置模块电连接电平转换芯片，I2C模块电连接存储模块；加密模块电连接串口收发模块，串口收发模块电连接电平转换芯片；
其中，串口配置模块用于对串口收发模块进行工作模式配置；
存储模块用于存储串口配置模块配置串口收发模块的配置参数；
交换模块用于实现各个串口收发模块之间数据的交换，根据需求进行不同串口之间通路识别及数据交换；
加密模块用于对数据进行加密。
作为优选，所述串口配置模块采用专用RS232串口配置模块。
作为优选，所述存储模块采用EEPROM配置参数存储模块。
作为优选，所述电平转换芯片采用RS232电平转换芯片。
作为优选，所述加密模块、串口收发模块和电平转换芯片一一对应设置。
作为优选，所述加密模块和串口收发模块均设置有四个。
本实用新型的基于FPGA的加密串口交换模块具有以下优点：
（一）、本实用新型利用FPGA的可重构性和可编程性，在现场可编程门阵列FPGA内部搭建N个串口收发模块，通过专用配置串口模块配置串口收发模块的参数，将配置的参数存在EEPROM配置参数存储模块中，串口收发模块能够实现N个串口数据交换，可以选择性自行添加串口识别帧头，也可以一主多从式广播数据，加密模块通过加密算法对串口数据进行加密；
（二）、本实用新型能够满足需要带有保密的串口数据交换的应用环境中，可以应用在计算机领域、云终端、物联网终端、多媒体终端等带有串口接口的数据交换应用场景；
（三）、本实用新型适用于信息控制中心、呼叫中心、证券/金融交易系统、银行数据中心、工业控制环境、教学环境、测试中心等所有的利用串口接口进行数据交换的环境中。
故本实用新型具有设计合理、结构简单、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
附图1为基于FPGA的加密串口交换模块的结构框图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本实用新型的基于FPGA的加密串口交换模块作以下详细地说明。
实施例1：
如附图1所示，本实用新型的基于FPGA的加密串口交换模块, 其结构包括现场可编程门阵列FPGA，现场可编程门阵列FPGA内包括交换模块、专用RS232串口配置模块、I2C模块、EEPROM配置参数存储模块、N个加密模块、N个串口收发模块和N个电平转换芯片，交换模块分别电连接专用RS232串口配置模块、I2C模块和加密模块，专用RS232串口配置模块电连接电平转换芯片，I2C模块电连接EEPROM配置参数存储模块；加密模块电连接串口收发模块，串口收发模块电连接电平转换芯片；其中，专用RS232串口配置模块用于对串口收发模块进行工作模式配置；EEPROM配置参数存储模块用于存储串口配置模块配置串口收发模块的配置参数；交换模块用于实现各个串口收发模块之间数据的交换，根据需求进行不同串口之间通路识别及数据交换；加密模块用于对数据进行加密。电平转换芯片采用RS232电平转换芯片。加密模块、串口收发模块和电平转换芯片一一对应设置。加密模块和串口收发模块均有四个。串口收发模块包括串口数据输出（TX）和串口数据输入（RX），即串口TX和串口RX。
实施例2：
本实施例先通过专用配置串口模块配置交换模块的工作模式和串口收发模块的工作模式，工作模式有两种：（1）、全广播模式；（2）专用通路模式；
然后，找N台带有串口接口的PC主机:（1）、全广播模式下：一台主PC机发送串口数据，其它串口连接的PC机都收到主PC机发送的数据；（2）、专用通路模式：每个串口发送的信息中先增加一个帧头，作为通路选择的握手信号，交换模块根据帧头选择对应的通路。
最后，在N台PC机上配置好工作模式后，根据配置的参数，任意几台之间进行通信，通信流程是按照配置好的交换模块程序运行。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的两种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。