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1:有现成的FPGA多串口扩展板,基于本电路板进行改造。
1:FT232及3237取消,改用“有人”USR-TCP232-E2模块(下称以太网模块),模块详细文档:http://www.usr.cn/Product/127.html
此模块可能两个串口最大速度不一样,支持921.6K速度的接FPGA主串口,速度低的接FPGA配置串口。
RJ45从后面板开孔,注意整体PCB板的开孔。
2:做一个FT2232,USB转两路串口模块,引脚及尺寸定义与“以太网模块”一致,支持921.6K速度。使FPGA主板既能支持网络接口,也能支持USB接口。此模块从FPGA板上取5V电压,不从电脑的USB接口取电。
3:取消主板上原来的所有子串口输出接口与232电平转换电路,设计成大底板,将32个子串口分成16组,每组2路TTL信号,共4行,每行4列,根据不同的电平需求插上不同的功能模块。
每个功能模块使用3组双排针与FPGA主板连接。分别为TTL电平,电源以及输出部分
每个信号最少使用2个引脚进行连接。
所有模块的高度要一致,宽度不得大于8.5CM
与加油机接线的插座使用5.08mm 3P 2EDGKD-5.08 双层拔插端子,每个通信箱16组,每两组之间间隔1CM左右,方便拔插曲
板载16MM 4芯航空插座安装于机箱背面,与5.08MM端子相同一边,用于输入两组直流电源(弯脚)
4:板载5V及其它电压的稳压芯片(电源板输出好像只有12V)
5:修改XS22 10PIN插座,这个插座输出给显示板,需要有LED指示灯:主电源,复位指示灯,主串口接收,主串口发送,主串口收发灯采用上拉方式,降低对波形的影响。
6:不必要的跳线取消掉。
7:FPGA的I/O引脚增加保护电路。
8:PCB板上的复位按键取消
9:FPGA板上面加一个CPU采样32路子串口收发电平, 之后用一个串口发送到通信状态显示板上面LED显示
10:加入机箱散热功能,根据温度,自动调节风扇转速。
11:机箱背面示意图:
12:FPGA主控板平面布局示意图
长吉模块和恒山模块电压不同
要不输入18V,恒山就直接用,底板上装个12V稳压芯片,其它电压就用稳压芯片出来的?
要不装两个稳压芯片?一个稳压芯片负责8个模块?
还是改造恒山电流环,使其使用12V电压。
2:FPGA通信状态显示面板
1:面板上保留原有4个LED灯(2*2):主电源,FT232复位信号,主串口发送,主串口接收
2:子串口通信状态使用FPGA板上CPU采样过来的串口信号解析后用LED显示出来。
3:通信状态指示使用LED模块,如下图所示:
4:上下各用4块10段发光条
5:前面两个LED 与第一个子串口之间空2个灯
6:每8个子串口之间空一个灯,如图所示
3:扩展通信板(8+8)
1:扩展通信板由扩展主板与扩展子板组成,分别扩展8路TTL串口,将8路TTL信号分成4组,每组两路TTL信号,根据不同的电平需求插上不同的功能模块。引脚定义等规范与FPGA主控板一致。
4个模块一行排列,即风扇安装在机壳的前面位置,可以将空气从后面吹出。电路板布局示意图:
2:从主串口接收上位机发送的命令(分为设置命令与透传命令),设置命令用于改变主串口或子串口的通信参数,设置好的串口通信参数需要掉电保存。透传命令就是将命令实体从子串口发出去。
3:扩展通道接收油机或其它设备返回的数据,并且上传到主控通信板,最后返回给上位机。
4:相关节点必需使用缓存,用来暂存上位机没有及时取走的数据。
主MCU使用30KB缓存
接口芯片每串口256字节FIFO
5: 有命令可以获取全部分支通道和子通信板的通信参数
6: 扩展通信板的通信参数可以统一设置,也可以独立设置
7:主串口通信速度至少支持115.2K,可根据现场情况设置为其它的波特率,子串口与终端设备的通信默认为9600,EVEN,8,1。支持其它的波特率如:5787,EVEN,8,1;1200,None,8,1等(可设置)。
8:主串口使用TTL接口(默认使用115.2K电流环接口(第4.5款模块)或WIFI串口模块),可以方便切换与上位机的连接方式
9:板载16MM 4芯航空插座,用于双组电源输入。如电路板空间不允许,可使用12MM 4芯航空插座。(弯脚)
10:扩展主板与扩展子板之间使用网线连接
使用网线连接两块电路板。引脚定义如下:
1,2:电流环VCC
3,6:电流环GND
4:MCU VCC
5:MCU GND
7:TX
8:RX
11:支持控制子串口数据中的第9位电平。
12:板载4个 双层5.08mm 3P端子
13:PCB宽度选择合适的铝壳体进行匹配,暂定使用以下规格的壳体,电路板宽度为115mm,长度为130mm,如下图:
尺寸如不合适可以再找其它合适的壳体进行匹配定尺寸
14:加上温控散热风扇的电路
15:面板预留WIFI天线接口位置
16:主板上预留WIFI模块安装的位置
17:WIFI模块与115.2K电流环通过更换模块的方式二选一
18:扩展子板的电源从扩展主板上取得。
19:扩展主板将电流环那一组电源输出到后面的2P绿色拔插端子,
再将这电源稳压到5V输出一路,这两路电源都使用自恢复保险丝
20:扩展板上插的通信模块与FPGA主控板上用的模块可以通用
3.1:扩展通信显示板
1:显示电源,主串口通信状态,以及8+8子串口通信状态
2:根据上面壳体的方案,应该使用占用面积较小的贴片LED
3:考虑将显示板垂直焊接在主板上
4:抄板并改进油机通信电路板(恒山,长吉,正星 三种)
1:每块板支持2路油机通信
2:使用3组双排针与FPGA主控板连接
3:长吉通信板每路光耦工作电流35-50ma,要考虑器件选型与散热问题。
4.1:2路TTL-232通信板
1:每块板支持2路TTL-RS232转换
2:使用3组双排针与FPGA主控板连接
3:使用隔离电路
4.2:2路TTL-485油机通信板
1:直接插在8路通信底板上
2:使用自动流控电路
3:使用隔离电路
4.3:支持第9位数据的2路TTL-485通信板
1:直接插在8路通信底板上
2:使用自动流控电路
3:使用隔离电路
4:支持控制子串口数据中的第9位电平。
4.4:2路 115.2K电流环通信板
1:基于正星电流环通信接口做一块支持115.2K通信率的2路通信板。
2:使用3组双排针与FPGA主控板连接
4.5:单路电流环转TTL通信板
1:基于【115.2K电流环通信板】做一块配套的单路电流环转TTL接口,电流环3P 5.08拔插端子,TTL端接扩展通信板(主板)。
5:通信测试应答板
1:4组双层5.08 3P端子
2:4个通信模块安装的双排母座
3:支持8路通信应答。
4:可使用充电宝供电
5:板载电源及8通道通信指示灯
6:收到什么数据,就立即返回什么数据。数据格式待定
7:子端口通信参数可设定。可使用拨码开关组合。8个子端口的通信参数一致即可。
1200,2400,4800,5787,9600,19.2k,38.4k,57.6k,115.2k,奇偶校验也使用拨码开关组合。
6:电流环通信电路测试板
1:针对不同的安装于FPGA主控板的电流环模块A,设计对应的电流环模块B
2:1:FPGA<=>2: 电流环模块A<=>3: 电流环模块B<=>4:通信测试应答板
3一共4种:恒山,长吉,正星以及115.2K高速电流环。
可通过上面的接线方式组成一个测试系统,由1:FPGA子串口输出数据,经过2,3到达4,然后由4返回数据,经过3,2,最终返回给1的子串口。
4:每块板2个通道
其它说明:
1:PCB板要过雷击,浪涌,静电,高低温及高湿测试
2:需求有不合理之处或有更好的方案请即时沟通。
3:PCB中有需要开孔拧螺丝的孔全部使用4.0MM直径
4:5.08mm 3P 2EDGKD-5.08 双层拔插端子 外观及尺寸:
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