可重构自适应接口电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子技术领域，涉及一种可重构自适应接口电路。
【背景技术】
[0002]在工业控制应用领域，各控制模块之间通讯使用得比较多的通讯接口有CAN、RS-422、RS485和RS-232等，不同的用户和不同的应用现场会具体选择使用不同的通讯接口。这就造成当前工业控制模块接口电路的设计呈现两种现状:(I)每个控制模块产品只设计一种或两种固定的通讯接口，同时设计多种控制模块产品来适应要求不同通讯接口的应用，这种设计方案增加了控制模块产品的种类；(2)为了减少控制模块产品的种类，在每个控制模块上同时实现多个接口来支持多种通讯，在具体的应用现场，选择使用一种或两种接口，这种设计方案会造成较大的接口浪费。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可重构自适应接口电路。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采取的具体技术方案是:
可重构自适应接口电路包括FPGA可重构接口电路、QSPI Flash存储器电路、数字隔离电路、数字复用/解复用电路、CAN收发器电路、RS-485收发器电路、RS-232收发器电路、RS-422收发器电路、模拟复用/解复用电路、接口连接器及保护电路和隔离电源电路；
QSPI Flash存储器电路与FPGA可重构接口电路的多功能M1端口信号连接，数字隔离电路的一端与FPGA可重构接口电路的可编程逻辑1端口信号连接，数字隔离电路的另一端与数字复用/解复用电路、模拟复用/解复用电路和接口连接器及保护电路连接，数字隔离电路的隔离电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，数字复用/解复用电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，CAN收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，CAN收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，CAN收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-485收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-485收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-485收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-232收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-232收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-232收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，RS-422收发器电路的一端与数字复用/解复用电路连接，RS-422收发器电路的另一端与模拟复用/解复用电路连接，RS-422收发器电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，模拟复用/解复用电路的电源引脚和地引脚与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接，接口连接器及保护电路的一端与模拟复用/解复用电路和数字隔离电路连接，接口连接器及保护电路的另一端与隔离电源电路输出的隔离电源和地连接；
所述的FPGA可重构接口电路采用Xilinx公司的型号为XC7Z020的芯片Ul ； 所述的QSPI Flash存储器电路包括Spans1n公司的型号为S25FL128S的QSPI Flash存储器芯片U2、电容Cl和电容C2 ；U2的第16引脚与Ul的M106引脚连接，U2的第7引脚与Ul的M1l引脚连接，U2的第15引脚与Ul的M102引脚连接，U2的第8引脚与Ul的M103引脚连接，U2的第9引脚与Ul的M104引脚连接，U2的第I引脚与Ul的M105引脚连接；U2的第2引脚同时与电容Cl的第I引脚和+3.3V电源连接，电容Cl的第2引脚与地连接，U2的第14引脚同时与电容C2的第I引脚和+3.3V电源连接，电容C2的第2引脚与地连接，U2的第10引脚与地连接；
所述的数字隔离电路包括AD公司的型号为ADuM1401的数字隔离芯片U3与U4、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6 ；U3的第14引脚与Ul的PL_100引脚连接，U3的第13引脚与Ul的PL_101引脚连接，U3的第12引脚与Ul的PL_102引脚连接，U3的第11引脚与Ul的PL_107引脚连接；U3的第16引脚同时与电容C3的第I引脚和+3.3V电源连接，电容C3的第2引脚与地连接，U3的第15引脚与地连接，U3的第9引脚与地连接，U3的第10引脚与+3.3V电源连接；U3的第3引脚同时与接口连接器Xl的第I引脚和电阻R14的第I引脚连接，U3的第4引脚同时与接口连接器Xl的第2引脚和电阻R13的第I引脚连接，U3的第5引脚同时与接口连接器Xl的第3引脚和电阻R12的第I引脚连接，U3的第6引脚同时与RS-485收发器U7的第2引脚、第3引脚和电阻R3的第2引脚连接；U3的第I引脚同时与电容C4的第I引脚和隔离电源信号VDD3V3_IS0连接，电容C4的第2引脚与隔离地信号GND_IS0连接，U3的第2引脚与隔离地信号GND_IS0连接，U3的第7引脚与隔离电源信号VDD3V3_IS0连接，U3的第8引脚与隔离地信号GND_IS0连接；U4的第3引脚与Ul的PL_103引脚连接，U4的第4引脚与Ul的PL_104引脚连接，U4的第5引脚与Ul的PL_105引脚连接，U4的第6引脚与Ul的PL_106引脚连接；U4的第I引脚同时与电容C5的第I引脚和+3.3V电源连接，电容C5的第2引脚与地连接，U4的第2引脚与地连接，U4的第8引脚与地连接，U4的第7引脚与+3.3V电源连接；U4的第14引脚同时与数字复用/解复用器U5的第14引脚、模拟复用/解复用器Ull的第11引脚和第15引脚连接，U4的第13引脚同时与数字复用/解复用器U5的第2引脚、模拟复用/解复用器Ull的第12引脚和第14引脚连接，U4的第12引脚与数字复用/解复用器U5的第7引脚连接，U4的第11引脚与数字复用/解复用器U5的第9引脚连接；U4的第16引脚同时与电容C6的第I引脚和隔离电源信号VDD3V3_IS0连接，电容C6的第2引脚与隔离地信号GND_IS0连接，U4的第15引脚与隔离地信号GND_IS0连接，U4的第10引脚与隔离电源信号VDD3V3_IS0连接，U4的第9引脚与隔离地信号GND_IS0连接；
所述的数字复用/解复用电路包括TI公司的型号为SN74CB3T3253的数字复用/解复用器芯片U5和电容C7 ;U5的第14引脚同时与U4的第14引脚、模拟复用/解复用器Ull的第11引脚和第15引脚连接，U5的第2引脚同时与U4的第13引脚、模拟复用/解复用器Ull的第12引脚和第14引脚连接；U5的第7引脚与U4的第12引脚连接，U5的第9引脚与U4的第11引脚连接，U5的第I引脚与隔离地信号GND_IS0连接，U5的第15引脚与隔离地信号GND_IS0连接；U5的第6引脚与CAN收发器U6的第I引脚连接，U5的第5引脚与RS-485收发器U7的第4引脚连接，U5的第4引脚与RS-232收发器U8的第11引脚连接，U5的第3引脚与RS-422发送器U9的第I引脚连接，U5的第10引脚与CAN收发器U6的第4引脚连接，U5的第11引脚与RS-485收发器U7的第I引脚连接，U5的第12引脚与RS-232收发器U8的第12引脚连接，U5的第13引脚与RS-422接收器UlO的第3引脚连接；U5的第16引脚同时与电容C7的第I引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C7的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U5的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的CAN收发器电路包括TI公司的型号为SN65HVD230D的CAN收发器芯片U6、电容C8、电阻Rl和电阻R2 ；U6的第I引脚与U5的第6引脚连接，U6的第4引脚与U5的第10引脚连接；U6的第3引脚同时与电容C8的第2引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C8的第I引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U6的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U6的第8引脚与电阻Rl的第I引脚连接，电阻Rl的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U6的第7引脚同时与电阻R2的第I引脚和模拟复用/解复用器Ull的第6引脚连接，U6的第6引脚同时与电阻R2的第2引脚和模拟复用/解复用器Ull的第20引脚连接；所述的RS-485收发器电路包括TI公司的型号为SN65HVD72的RS-485收发器芯片U7、电容C9、电阻R3和电阻R4 ；U7的第I引脚与U5的第11引脚连接，U7的第4引脚与U5的第5引脚连接，U7的第2引脚同时与U7的第3引脚、电阻R3的第2引脚和U3的第6引脚连接；U7的第8引脚同时与电容C9的第I引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C9的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U7的第5引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U7的第6引脚同时与电阻R4的第2引脚和模拟复用/解复用器Ull的第7引脚连接，U7的第7引脚同时与电阻R4的第I引脚和模拟复用/解复用器Ull的第19引脚连接；
所述的RS-232收发器电路包括MAXM公司的型号为MAX3232的RS-232收发器芯片U8、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14 ；U8的第11引脚与U5的第4引脚连接，U8的第12引脚与U5的第12引脚连接，U8的第13引脚与模拟复用/解复用器Ull的第18引脚连接，U8的第14引脚与模拟复用/解复用器Ull的第8引脚连接；U8的第I引脚与电容ClO的第I引脚连接，U8的第3引脚与电容ClO的第2引脚连接，U8的第4引脚与电容Cll的第I引脚连接，U8的第5引脚与电容Cll的第2引脚连接，U8的第2引脚与电容C13的第2引脚连接，电容C13的第I引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第6引脚与电容C14的第2引脚连接，电容C14的第I引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第16引脚同时与电容C12的第I引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C12的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U8的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接；
所述的RS-422收发器电路包括MAXM公司的型号为MAX3030E的RS-422发送器芯片U9、MAXIM公司的型号为MAX3096的RS-422接收器芯片U10、电容C15、电容C16、电阻R5、电阻R6和电阻R7 ；U9的第I引脚与U5的第3引脚连接，U9的第2引脚与模拟复用/解复用器Ull的第9引脚连接，U9的第3引脚与模拟复用/解复用器Ull的第17引脚连接；U9的第4引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，U9的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第7引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第9引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第15引脚与隔离地信号GND_ISO连接，U9的第16引脚同时与电容C15的第I引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C15的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U10的第3引脚与U5的第13引脚连接，UlO的第2引脚同时与电阻R5的第2引脚、电阻R6的第I引脚和接口连接器及保护电路中的电阻RlO的第I引脚连接，电阻R5的第I引脚与隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，UlO的第I引脚同时与电阻R6的第2引脚、电阻R7的第I引脚和接口连接器及保护电路中的电阻Rll的第I引脚连接，电阻R7的第2引脚与隔离地信号GND_ISO连接；U10的第4引脚与隔离电源信号VDD3V3_IS0连接，UlO的第12引脚与隔离地信号GND_ISO连接，UlO的第8引脚与隔离地信号GND_ISO连接，UlO的第16引脚同时与电容C16的第I引脚和隔离电源信号VDD3V3_ISO连接，电容C16的第2引脚与隔离地信号GND_IS0连接；
所述的模拟复用/解复用电路包括MAXM公司的型号为MAX14778的模拟复用/解复用器芯片U11、电容C17、电容C18、和电容C19 ；U11的第11引脚同时与Ull的第15引脚、U5的第14引脚和U4的第14引脚连接，Ull的第12引脚同时与Ull的第14引脚、U5的第2引脚和U4的第13引脚连接；U11的第6引脚同时与U6的第7引脚和电