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1:有現成的FPGA多串口擴展板,基于本電路板進行改造。
1:FT232及3237取消,改用“有人”USR-TCP232-E2模塊(下稱以太網模塊),模塊詳細文檔:http://www.usr.cn/Product/127.html
此模塊可能兩個串口最大速度不一樣,支持921.6K速度的接FPGA主串口,速度低的接FPGA配置串口。
RJ45從后面板開孔,注意整體PCB板的開孔。
2:做一個FT2232,USB轉兩路串口模塊,引腳及尺寸定義與“以太網模塊”一致,支持921.6K速度。使FPGA主板既能支持網絡接口,也能支持USB接口。此模塊從FPGA板上取5V電壓,不從電腦的USB接口取電。
3:取消主板上原來的所有子串口輸出接口與232電平轉換電路,設計成大底板,將32個子串口分成16組,每組2路TTL信號,共4行,每行4列,根據不同的電平需求插上不同的功能模塊。
每個功能模塊使用3組雙排針與FPGA主板連接。分別為TTL電平,電源以及輸出部分
每個信號最少使用2個引腳進行連接。
所有模塊的高度要一致,寬度不得大于8.5CM
與加油機接線的插座使用5.08mm 3P 2EDGKD-5.08 雙層拔插端子,每個通信箱16組,每兩組之間間隔1CM左右,方便拔插曲
板載16MM 4芯航空插座安裝于機箱背面,與5.08MM端子相同一邊,用于輸入兩組直流電源(彎腳)
4:板載5V及其它電壓的穩壓芯片(電源板輸出好像只有12V)
5:修改XS22 10PIN插座,這個插座輸出給顯示板,需要有LED指示燈:主電源,復位指示燈,主串口接收,主串口發送,主串口收發燈采用上拉方式,降低對波形的影響。
6:不必要的跳線取消掉。
7:FPGA的I/O引腳增加保護電路。
8:PCB板上的復位按鍵取消
9:FPGA板上面加一個CPU采樣32路子串口收發電平, 之后用一個串口發送到通信狀態顯示板上面LED顯示
10:加入機箱散熱功能,根據溫度,自動調節風扇轉速。
11:機箱背面示意圖:
12:FPGA主控板平面布局示意圖
長吉模塊和恒山模塊電壓不同
要不輸入18V,恒山就直接用,底板上裝個12V穩壓芯片,其它電壓就用穩壓芯片出來的?
要不裝兩個穩壓芯片?一個穩壓芯片負責8個模塊?
還是改造恒山電流環,使其使用12V電壓。
2:FPGA通信狀態顯示面板
1:面板上保留原有4個LED燈(2*2):主電源,FT232復位信號,主串口發送,主串口接收
2:子串口通信狀態使用FPGA板上CPU采樣過來的串口信號解析后用LED顯示出來。
3:通信狀態指示使用LED模塊,如下圖所示:
4:上下各用4塊10段發光條
5:前面兩個LED 與第一個子串口之間空2個燈
6:每8個子串口之間空一個燈,如圖所示
3:擴展通信板(8+8)
1:擴展通信板由擴展主板與擴展子板組成,分別擴展8路TTL串口,將8路TTL信號分成4組,每組兩路TTL信號,根據不同的電平需求插上不同的功能模塊。引腳定義等規范與FPGA主控板一致。
4個模塊一行排列,即風扇安裝在機殼的前面位置,可以將空氣從后面吹出。電路板布局示意圖:
2:從主串口接收上位機發送的命令(分為設置命令與透傳命令),設置命令用于改變主串口或子串口的通信參數,設置好的串口通信參數需要掉電保存。透傳命令就是將命令實體從子串口發出去。
3:擴展通道接收油機或其它設備返回的數據,并且上傳到主控通信板,最后返回給上位機。
4:相關節點必需使用緩存,用來暫存上位機沒有及時取走的數據。
主MCU使用30KB緩存
接口芯片每串口256字節FIFO
5: 有命令可以獲取全部分支通道和子通信板的通信參數
6: 擴展通信板的通信參數可以統一設置,也可以獨立設置
7:主串口通信速度至少支持115.2K,可根據現場情況設置為其它的波特率,子串口與終端設備的通信默認為9600,EVEN,8,1。支持其它的波特率如:5787,EVEN,8,1;1200,None,8,1等(可設置)。
8:主串口使用TTL接口(默認使用115.2K電流環接口(第4.5款模塊)或WIFI串口模塊),可以方便切換與上位機的連接方式
9:板載16MM 4芯航空插座,用于雙組電源輸入。如電路板空間不允許,可使用12MM 4芯航空插座。(彎腳)
10:擴展主板與擴展子板之間使用網線連接
使用網線連接兩塊電路板。引腳定義如下:
1,2:電流環VCC
3,6:電流環GND
4:MCU VCC
5:MCU GND
7:TX
8:RX
11:支持控制子串口數據中的第9位電平。
12:板載4個 雙層5.08mm 3P端子
13:PCB寬度選擇合適的鋁殼體進行匹配,暫定使用以下規格的殼體,電路板寬度為115mm,長度為130mm,如下圖:
尺寸如不合適可以再找其它合適的殼體進行匹配定尺寸
14:加上溫控散熱風扇的電路
15:面板預留WIFI天線接口位置
16:主板上預留WIFI模塊安裝的位置
17:WIFI模塊與115.2K電流環通過更換模塊的方式二選一
18:擴展子板的電源從擴展主板上取得。
19:擴展主板將電流環那一組電源輸出到后面的2P綠色拔插端子,
再將這電源穩壓到5V輸出一路,這兩路電源都使用自恢復保險絲
20:擴展板上插的通信模塊與FPGA主控板上用的模塊可以通用
3.1:擴展通信顯示板
1:顯示電源,主串口通信狀態,以及8+8子串口通信狀態
2:根據上面殼體的方案,應該使用占用面積較小的貼片LED
3:考慮將顯示板垂直焊接在主板上
4:抄板并改進油機通信電路板(恒山,長吉,正星 三種)
1:每塊板支持2路油機通信
2:使用3組雙排針與FPGA主控板連接
3:長吉通信板每路光耦工作電流35-50ma,要考慮器件選型與散熱問題。
4.1:2路TTL-232通信板
1:每塊板支持2路TTL-RS232轉換
2:使用3組雙排針與FPGA主控板連接
3:使用隔離電路
4.2:2路TTL-485油機通信板
1:直接插在8路通信底板上
2:使用自動流控電路
3:使用隔離電路
4.3:支持第9位數據的2路TTL-485通信板
1:直接插在8路通信底板上
2:使用自動流控電路
3:使用隔離電路
4:支持控制子串口數據中的第9位電平。
4.4:2路 115.2K電流環通信板
1:基于正星電流環通信接口做一塊支持115.2K通信率的2路通信板。
2:使用3組雙排針與FPGA主控板連接
4.5:單路電流環轉TTL通信板
1:基于【115.2K電流環通信板】做一塊配套的單路電流環轉TTL接口,電流環3P 5.08拔插端子,TTL端接擴展通信板(主板)。
5:通信測試應答板
1:4組雙層5.08 3P端子
2:4個通信模塊安裝的雙排母座
3:支持8路通信應答。
4:可使用充電寶供電
5:板載電源及8通道通信指示燈
6:收到什么數據,就立即返回什么數據。數據格式待定
7:子端口通信參數可設定。可使用撥碼開關組合。8個子端口的通信參數一致即可。
1200,2400,4800,5787,9600,19.2k,38.4k,57.6k,115.2k,奇偶校驗也使用撥碼開關組合。
6:電流環通信電路測試板
1:針對不同的安裝于FPGA主控板的電流環模塊A,設計對應的電流環模塊B
2:1:FPGA<=>2: 電流環模塊A<=>3: 電流環模塊B<=>4:通信測試應答板
3一共4種:恒山,長吉,正星以及115.2K高速電流環。
可通過上面的接線方式組成一個測試系統,由1:FPGA子串口輸出數據,經過2,3到達4,然后由4返回數據,經過3,2,最終返回給1的子串口。
4:每塊板2個通道
其它說明:
1:PCB板要過雷擊,浪涌,靜電,高低溫及高濕測試
2:需求有不合理之處或有更好的方案請即時溝通。
3:PCB中有需要開孔擰螺絲的孔全部使用4.0MM直徑
4:5.08mm 3P 2EDGKD-5.08 雙層拔插端子 外觀及尺寸:
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