一种基于FPGA的串口测试电路的制作方法

一种基于fpga的串口测试电路
技术领域
1.本技术属于板卡测试技术领域，涉及一种基于fpga的串口测试电路。


背景技术：

2.在核电控制系统板卡生产过程中，板卡性能与功能测试是必不可少的生产检验环节。测试方法一般是测试工装给定外部信号，再通过板卡通信接口与其建立通信进行数据交互，解析获得回复报文确认板卡对给定信号的响应。
3.由于核工业的特殊性要求控制系统对指令与信号具备高速响应能力，所以核电控制系统板卡的通信总线一般是在通用标准接口与协议的基础上进行自定义开发，从而适应高速、私有等特殊要求。目前，市面上通用标准接口与协议测试工具往往不能适用这些自定义协议的测试，有必要加以改进。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术的不足，本技术提供一种基于fpga的串口测试电路，应用于板卡的性能与功能测试，实现两路5mbps的rs485串口通信，尤其适合在核电控制系统中应用。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术：
6.一种基于fpga的串口测试电路，包括fpga模块和转换电路；
7.转换电路包括两路信号转换单元，分别与fpga模块的不同fifo接口连接，并分别用于与被测板卡的不同串口通信接口连接；
8.fpga模块用于通过其指令接口与上位机通信，以获取控制指令；
9.fpga模块用于产生ttl脉冲信号并从其中一个fifo接口发出，对应收到ttl脉冲信号的一路信号转换单元用于将ttl脉冲信号转换为rs485串口通信物理层标准的差分信号，并传输到被测板卡的对应串口通信接口；
10.信号转换单元还用于将被测板卡的串口通信接口输出的差分信号转换为ttl脉冲信号并提供给fpga模块的fifo接口。
11.fpga模块用于根据控制指令产生ttl脉冲信号。
12.fpga模块用于将从fifo接口接收的ttl脉冲信号转换为上位机可识别的数据，并通过指令接口传输给上位机。
13.转换电路的信号转换单元均采用rs-485接口收发器，比如max3491esd+。
14.对于每一路信号转换单元，max3491esd+的ro脚通过一电阻连接+3.3v，并作为ttl脉冲信号输入端，di脚作为ttl脉冲信号输出端，ro脚和di脚与fpga模块的fifo接口连接；max3491esd+的a脚通过一电阻连接+3.3v，b脚通过一电阻连接gnd，a脚和b脚连接被测板卡的串口通信接口，用于实现差分信号传输。max3491esd+的/re脚和de脚连接fpga模块的dio接口。max3491esd+的两个vcc脚连接，并连接+3.3v和两个电容一端，两个电容另一端连接，并连接gnd；max3491esd+的两个gnd引脚连接，并连接gnd；max3491esd+的z脚连接a脚，y脚
连接b脚；max3491esd+的两个nc脚悬置。
15.本实用新型有益效果在于：应用于板卡的性能与功能测试，通过简单的电路结构及rs485接口芯片选择，实现两路5mbps的rs485串口通信，尤其适合在核电控制系统中应用。
附图说明
16.图1是本技术实施例的测试电路原理框图。
17.图2是本技术实施例的转换电路的一种电路示例。
具体实施方式
18.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，但本实用新型所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
19.本技术实施例提供一种基于fpga的串口测试电路，如图1所示，包括fpga模块和转换电路。
20.转换电路包括两路信号转换单元，分别与fpga模块的不同fifo接口连接，并分别用于与被测板卡的不同串口通信接口连接。其中，转换电路的信号转换单元均采用rs-485接口收发器。
21.具体的，如图1所示，转换电路包括信号转换单元a和信号转换单元b，fpga模块的fifo接口包括fifo接口a和fifo接口b，被测板卡上有串口通信接口a和串口通信接口b，fifo接口a连接信号转换单元a，信号转换单元a连接串口通信接口a；fifo接口b连接信号转换单元b，信号转换单元b连接串口通信接口b。
22.fpga模块用于通过其指令接口与上位机通信，以获取控制指令，或者向上位机传输数据/信息；具体的，指令接口可采用usb形式。
23.在本实例中，fifo接口a包括fifo接口a输出端与fifo接口a输入端，fpga模块通过指令接口从上位机接收控制指令，产生ttl脉冲信号并从fifo接口a输出端发出，信号转换单元a接收ttl脉冲信号并转换为rs485串口物理层的差分信号后发出，并通过串口通信接口a传输给被测板卡。信号转换单元a可以接收被测板卡通过串口通信接口a发出的差分信号，并转换为ttl脉冲信号，然后提供给fifo接口a输入端，fpga模块将接收的ttl脉冲信号转换为上位机可识别的数据，并通过指令接口传输给上位机。
24.同样，fifo接口b包括fifo接口b输出端与fifo接口b输入端，工作方式与fifo接口a的类似，不再赘述。
25.作为更加转换电路的具体实施电路示例，如图2所示，信号转换单元均采用max3491esd+。
26.以一路信号转换单元的示例进行说明，图2中的u14为max3491esd+，其ro脚通过电阻r190连接+3.3v，并作为ttl脉冲信号输入端，di脚作为ttl脉冲信号输出端，ro脚和di脚与fpga模块的fifo接口a连接；具体的，ro脚连接fifo接口a输入端，di脚连接fifo接口a输出端。
27.max3491esd+的a脚通过电阻r191连接+3.3v，b脚通过电阻r192连接gnd，a脚和b脚
连接被测板卡的串口通信接口a，用于实现差分信号传输。
28.max3491esd+的/re脚和de脚连接fpga模块的dio接口。/re脚和de脚用于控制max3491esd+为发送模式或接收模式，具体max3491esd+根据高低电平控制信号，实现ro脚的输出ttl脉冲信号，或di脚的接收ttl脉冲信号。
29.max3491esd+的两个vcc脚连接，并连接+3.3v、电容c38、电容c39一端，电容c38、电容c39另一端连接，并连接gnd。max3491esd+的两个gnd引脚连接，并连接gnd。max3491esd+的z脚连接a脚，y脚连接b脚；max3491esd+的两个nc脚悬置。
30.在图2中，另一路信号转换单元也是通过max3491esd+搭建电路，不再赘述。
31.通过采用max3491esd+搭建转换电路，实现两路5mbps的rs485串口通信。
32.通过试验验证，本实例的测试电路操作简便，适用于核电控制系统所有类型板卡的性能与功能测试，通讯速率高、通用性强，维护方便。
33.以上所述仅为本技术的优选实施例，并不用于限制本技术，显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于fpga的串口测试电路，其特征在于，包括fpga模块和转换电路；转换电路包括两路信号转换单元，分别与fpga模块的不同fifo接口连接，并分别用于与被测板卡的不同串口通信接口连接；fpga模块用于通过其指令接口与上位机通信，以获取控制指令；fpga模块用于产生ttl脉冲信号并从其中一个fifo接口发出，对应收到ttl脉冲信号的一路信号转换单元用于将ttl脉冲信号转换为rs485串口通信物理层标准的差分信号，并传输到被测板卡的对应串口通信接口；信号转换单元还用于将被测板卡的串口通信接口输出的差分信号转换为ttl脉冲信号并提供给fpga模块的fifo接口。2.根据权利要求1所述的基于fpga的串口测试电路，其特征在于，fpga模块用于控制指令产生ttl脉冲信号。3.根据权利要求1所述的基于fpga的串口测试电路，其特征在于，fpga模块用于将从fifo接口接收的ttl脉冲信号转换为上位机可识别的数据，并通过指令接口传输给上位机。4.根据权利要求1所述的基于fpga的串口测试电路，其特征在于，转换电路包括信号转换单元a和信号转换单元b，fpga模块的fifo接口包括fifo接口a和fifo接口b，被测板卡上有串口通信接口a和串口通信接口b，fifo接口a连接信号转换单元a，信号转换单元a连接串口通信接口a；fifo接口b连接信号转换单元b，信号转换单元b连接串口通信接口b。5.根据权利要求1所述的基于fpga的串口测试电路，其特征在于，转换电路的信号转换单元均采用rs-485接口收发器。6.根据权利要求5所述的基于fpga的串口测试电路，其特征在于，转换电路的信号转换单元均采用 max3491esd+。7.根据权利要求6所述的基于fpga的串口测试电路，其特征在于，对于每一路信号转换单元，max3491esd+的ro脚通过一电阻连接+3.3v，并作为ttl脉冲信号输入端，di脚作为ttl脉冲信号输出端，ro脚和di脚与fpga模块的fifo接口连接；max3491esd+的a脚通过一电阻连接+3.3v，b脚通过一电阻连接gnd，a脚和b脚连接被测板卡的串口通信接口，用于实现差分信号传输。8.根据权利要求7所述的基于fpga的串口测试电路，其特征在于，max3491esd+的/re脚和de脚连接fpga模块的dio接口。

技术总结
一种基于FPGA的串口测试电路，包括FPGA模块和转换电路；转换电路包括两路信号转换单元，与FPGA模块的不同FIFO接口连接，并分别用于与被测板卡的不同串口通信接口连接；FPGA模块用于通过其指令接口与上位机通信，以获取控制指令，并产生TTL脉冲信号从其中一个FIFO接口发出，收到TTL脉冲信号的一路信号转换单元用于将TTL脉冲信号转换为RS485串口通信物理层标准的差分信号，并传输到被测板卡的对应串口通信接口；信号转换单元用于将被测板卡的串口通信接口输出的差分信号转换为TTL脉冲信号并提供给FPGA模块的FIFO接口。应用于板卡的性能与功能测试，实现两路5Mbps的RS485串口通信。信。信。


技术研发人员：崔星 宋宏洲 张爱新 吴亚辉 赵晓南 张永鑫 马诗然
受保护的技术使用者：北京轩宇空间科技有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/9/3