一种基于FPGA架构的可编程串口集板卡的制作方法

一种基于fpga架构的可编程串口集板卡
技术领域
1.本实用新型属于电子电路技术领域，涉及编程用硬件，具体涉及一种基于fpga架构的可编程串口集板卡。


背景技术：

2.可编程板卡是根据用户要求，实现不同软件操作功能的具备一定通用性的可编程硬件，利用网络读取和输出软件包是可编程板卡的常用实现方式。可编程板卡使用各种逻辑器件按照设计好的电路进行各种器件的布局和连线，实现指定的功能。
3.现有技术存在两个问题，一是当要求实现的功能越复杂是，搭建的电路就会随着越来越庞大，不仅增加pcb布板的面积，同时也增加原理图设计的复杂度；二是此方案电路功能固定，如果需求有改动，则电路板必须重新设计，不仅增加了成本，而且重新设计、制板的时间也损失。


技术实现要素：

4.为克服现有技术存在的技术缺陷，本实用新型公开了一种基于fpga架构的可编程串口集板卡。
5.本实用新型所述基于fpga架构的可编程串口集板卡，包括fpga及与其连接的主控单片机和闪存，所述主控单片机连接有数据输入模块，所述数据输入模块包括网络变压器和与网络变压器连接的第一phy芯片，所述主控单片机还连接有sram 和监控单片机，所述监控单片机内置有电压监测模块并连接有温度传感器，所述fpga还连接有输出模块，所述输出模块包括多个电平转换模块，所述电平转换模块分别连接有数据输出端口。
6.优选的，所述fpga为xc6slx45t-2fgg484。
7.优选的，所述数据输出端口包括rs422芯片、rs232芯片，rs485芯片中的一种或多种。
8.优选的，所述监控单片机还连接有第二phy芯片。
9.优选的，所述主控单片机和监控单片机分别为mcustm32f407和mcustm32f107。
10.优选的，所述监控单片机还连接有开关去抖器。
11.本实用新型利用fpga芯片实现可编程功能，利用fpga接口数量多、内部资源可自由分配的特点，可以满足多种不同总线之间的通信；并对于后端的串口输出使用fpga，具有实时性，能快速响应主板发出的控制信号，可以随时进行线上加载更新换代。采用单独mcu进行板卡状态监控，提高了系统可靠性。
附图说明
12.图1为本实用新型所述基于fpga架构的光纤通信板卡的一种具体实施方式示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
14.本实用新型所述基于fpga架构的可编程串口集板卡，包括fpga及与其连接的主控单片机和闪存，所述主控单片机连接有数据输入模块，所述数据输入模块包括网络变压器和与网络变压器连接的第一phy芯片，所述主控单片机还连接有sram 和监控单片机，所述监控单片机内置有电压监测模块并连接有温度传感器，所述fpga还连接有输出模块，所述输出模块包括多个电平转换模块，所述电平转换模块分别连接有数据输出端口。
15.图1所示的具体实施方式中，所述fpga为xc6slx45t-2fgg484，所述主控单片机和监控单片机分别为mcustm32f407和mcustm32f107。网络数据通过第一phy芯片输入，网络变压器可采用hx1188nl，网络数据由主控单片机与fpga进行通信并完成编程，再通过输出模块输出，输出模块可连接多个数据输出端口，通过不同的电平转换模块转换为合适电平的数字逻辑信号输出，数据输出端口可以是rs422芯片、rs232芯片，rs485芯片中的一种或多种，例如rs422芯片可以为max3096、max3030；rs232芯片为max3232；rs485芯片为adm2682。电平转换模块可以是74lvc164525。
16.监控单片机mcustm32f107内置的电压监测模块即时监测板卡电压，并通过温度传感器监测板卡附近的温度，超出工作范围时及时预警并通过与fpga连接的指示灯提示。监控单片机还可以连接开关去抖器max6816，对开关动作进行防抖。
17.fpga和主控单片机分别连接有闪存和sram作为数据存储器，可以采用速度更快容量更大的qspi闪存。fpga连接有外部晶振提供时钟信号。
18.图1所示的具体实施方式中，所述监控单片机还连接有第二phy芯片，通过第二phy芯片，可以进行网络数据输入测试。第一phy芯片和第二phy芯片均可以采用phy88e1111系列。
19.本实用新型利用fpga芯片实现可编程功能，利用fpga接口数量多、内部资源可自由分配的特点，可以满足多种不同总线之间的通信；并对于后端的串口输出使用fpga，具有实时性，能快速响应主板发出的控制信号，可以随时进行线上加载更新换代。采用单独mcu进行板卡状态监控，提高了系统可靠性。
20.上述各个芯片均为已公开销售的成熟产品，芯片之间的引脚连接关系，本领域技术人员可根据芯片说明书获取并实现相应功能，在此不再赘述。
21.前文所述的为本实用新型的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述实用新型人的实用新型验证过程，并非用以限制本实用新型的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。


技术特征：
1.一种基于fpga架构的可编程串口集板卡，其特征在于，包括fpga及与其连接的主控单片机和闪存，所述主控单片机连接有数据输入模块，所述数据输入模块包括网络变压器和与网络变压器连接的第一phy芯片，所述主控单片机还连接有sram 和监控单片机，所述监控单片机内置有电压监测模块并连接有温度传感器，所述fpga还连接有输出模块，所述输出模块包括多个电平转换模块，所述电平转换模块分别连接有数据输出端口。2.如权利要求1所述的基于fpga架构的可编程串口集板卡，其特征在于，所述fpga为xc6slx45t-2fgg484。3.如权利要求1所述的基于fpga架构的可编程串口集板卡，其特征在于，所述数据输出端口包括rs422芯片、rs232芯片，rs485芯片中的一种或多种。4.如权利要求1所述的基于fpga架构的可编程串口集板卡，其特征在于，所述监控单片机还连接有第二phy芯片。5.如权利要求1所述的基于fpga架构的可编程串口集板卡，其特征在于，所述主控单片机和监控单片机分别为mcustm32f407和mcustm32f107。6.如权利要求1所述的基于fpga架构的可编程串口集板卡，其特征在于，所述监控单片机还连接有开关去抖器。

技术总结
一种基于FPGA架构的可编程串口集板卡，包括FPGA及与其连接的主控单片机和闪存，所述主控单片机连接有数据输入模块，所述数据输入模块包括网络变压器和与网络变压器连接的第一PHY芯片，所述主控单片机还连接有SRAM和监控单片机，所述监控单片机内置有电压监测模块并连接有温度传感器，所述FPGA还连接有输出模块，所述输出模块包括多个电平转换模块，所述电平转换模块分别连接有数据输出端口。本实用新型利用FPGA芯片实现可编程功能，利用FPGA接口数量多、内部资源可自由分配的特点，可以满足多种不同总线之间的通信；并对于后端的串口输出使用FPGA，具有实时性，能快速响应主板发出的控制信号，可以随时进行线上加载更新换代。采用单独MCU进行板卡状态监控，提高了系统可靠性。可靠性。可靠性。


技术研发人员：刘俊君 殷杰
受保护的技术使用者：成都凌亚科技有限公司
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2022/6/17