CN101958820B - 一种多路rs-232高速远程传输电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多路RS-232高速远程传输电路，包括：顺序连接的至少一个RS-485下位机、差分转换模块、至少一个数据有效信号发生器、数据基频采样转换模块、数据高频通讯发送模块；及顺序连接的数据高频通讯接收模块、数据基频解码模块、至少一个RS-232数据解码模块、至少一个数据锁存模块和上位机。本发明通讯技术方案比较简单，不会破环原有的RS-232协议，也就不需要重新进行通讯协议的构建，例如设计同步头处理、设定打包格式、加入数据有效信号等，软件开销和占用资源都比较小。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED显示屏电路，尤其涉及一种多路RS-232高速远程传输电路。
背景技术
目前LED显示屏的通讯广泛采用了光纤、千兆网、LVDS和RS485传输技术，其中光纤、千兆网用于控制器和分配器间的远程双向通讯，LVDS用于分布式LED模组的正程视频通信，RS485用于分布式LED模组的点校正和故障数据的回传，例如对于一个分辨率为1024×768像素的LED显示屏，可按64×96像素分为8排×16列LED模组式分布的显示分区，而每排LED模组间采用LVDS相互级联实现视频的正程通信，采用RS485用于点校正、温湿度和故障数据的回传，其每排LED模组的回传数据，共8路RS485信号汇总到分配器后，再利用分配器的FPGA对多路RS-232信号进行RS-232串并转换，并分别建立数据缓冲区缓存后，再分时逐个将各路数据通过光纤或千兆网传送到远端的控制器及计算机进行处理。该LED显示屏的通讯技术处理相对比较复杂，其破环了原有的RS-232协议，需要重新进行通讯协议的构建，例如设计同步头处理、设定打包格式、加入数据有效信号等，软件开销和占用资源较大。
发明内容
本发明提供了一种多路RS-232高速远程传输电路，其技术方案简单，不需要重新进行RS-232通讯协议的构建。
本发明的技术方案是：
一种多路RS-232高速远程传输电路，包括：至少一个RS-485下位机、差分转换模块、至少一个数据有效信号发生器、数据基频采样转换模块、数据高频通讯发送模块、数据高频通讯接收模块、数据基频解码模块、至少一个RS-232数据解码模块、至少一个数据锁存模块和上位机；
所述差分转换模块的输入端与至少一个RS-485下位机连接，输出端分别与所述数据有效信号发生器的输入端和数据基频采样转换模块的输入端连接，所述数据有效信号发生器的输出端和所述数据基频采样转换模块的输入端连接，所述数据基频采样转换模块的输出端与数据高频通讯发送模块连接；数据高频通讯接收模块的输出端通过数据基频解码模块与所述RS-232数据解码模块的输入端连接，所述RS-232数据解码模块的输出端分别与所述数据锁存模块的输入端和上位机连接，所述数据锁存模块的输出端也和所述上位机连接；
所述差分转换模块将收到的差分RS-485信号转换成RS-232信号分别输出到数据有效信号发生器和数据基频采样转换模块，所述数据有效信号发生器根据RS-232信号产生对应的数据有效信号并输出到数据基频采样转换模块，数据基频采样转换模块利用通讯的基准时钟对接收的各路RS-232信号和数据有效信号同时采样，生成多位并行信号后再转换为高速串行信号发送到数据高频通讯发送模块，数据高频通讯发送模块将接收的串行信号转换为传输信号后发送到数据高频通讯接收模块；数据高频通讯接收模块将接收的传输信号发送到数据基频解码模块，数据基频解码模块利用本地基准时钟将接收的传输信号解码成RS-232信号和数据有效信号后分别输出到对应的RS-232数据解码模块，RS-232数据解码模块进行字节解码和同步头判别，如同步头判别正确则将字节解码得到的RS-232字节数据和字节锁存信号发送到数据锁存模块，并向上位机发送相应的数据有效信号；数据锁存模块根据接收到的字节锁存信号锁存RS-232字节数据，上位机在接收到数据有效信号后，产生高频率的采样移位时钟输出到数据锁存模块，并根据该采样移位时钟串行获取数据锁存模块锁存的数据。
本发明通过数据有效信号发生器产生相应的数据有效信号发送到数据基频采样转换模块，数据基频采样转换模块对接收的各路RS-232信号和数据有效信号同时采样，生成多位并行信号后再转换为高速串行信号通过数据高频通讯发送模块发送出去，其通讯技术方案比较简单，不会破环原有的RS-232协议，也就不需要重新进行通讯协议的构建，例如设计同步头处理、设定打包格式、加入数据有效信号等，软件开销和占用资源都比较小。
附图说明
图1是本发明RS-232高速远程传输电路在一实施例中的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做一详细的阐述。
本发明的RS-232高速远程传输电路可以应用在LED显示屏的数据回传、监控或其他通讯领域，特别适用于大容量多通道数据的回传；
如图1，本发明包括至少一个RS-485下位机、差分转换模块2、至少一个数据有效信号发生器、数据基频采样转换模块4、数据高频通讯发送模块5、数据高频通讯接收模块6、数据基频解码模块7、至少一个RS-232数据解码模块、至少一个数据锁存模块和上位机0；在该具体实施例中，RS-485下位机、数据有效信号发生器、RS-232数据解码模块、数据锁存模块的个数相同，分别为8个，即RS-485下位机11-18，数据有效信号发生器31-38，RS-232数据解码模块81-88，数据锁存模块91-98；
差分转换模块2的输入端分别与8个RS-485下位机连接，输出端分别与8个数据有效信号发生器的输入端和数据基频采样转换模块4的输入端连接，8个数据有效信号发生器的输出端分别和数据基频采样转换模块4的输入端连接，数据基频采样转换模块4的输出端与数据高频通讯发送模块5连接；数据高频通讯接收模块6的输出端通过数据基频解码模块7与8个RS-232数据解码模块的输入端分别连接，8个RS-232数据解码模块的输出端与8个数据锁存模块的输入端一一对应连接，8个RS-232数据解码模块的输出端分别和上位机0连接，8个数据锁存模块的输出端也分别和上位机0连接；
如果本发明的传输电路应用在LED显示屏的数据回传方面，则RS-485下位机可以相当于LED显示屏的8个分区；
差分转换模块2优选的芯片为MC3486，它将8个RS-485下位机输出的各路差分RS-485信号分别转换成RS-232信号输出，生成8路RS-232信号分别输出到对应的数据有效信号发生器和数据基频采样转换模块4；
数据有效信号发生器在接收到8路RS-232信号时将产生对应的数据有效信号，共8路数据有效信号输出到数据基频采样转换模块4；
数据基频采样转换模块4利用通讯的高频基准时钟对输入的8路RS-232信号和8路数据有效信号同时采样，生成16位并行信号，再经过数据基频采样转换模块中的Serdes电路转换成20倍基准时钟的高速串行信号后发送到数据高频通讯发送模块5，该Serdes电路优选FPGA中的3.125GSerdes IP code，也可选用外置TI公司的TLK系列芯片或其它公司类似芯片，基准时钟可高达75-156.25MHz，高速串行速率可高达1.5-3.125G；
数据高频通讯发送模块5将高速串行信号转换为传输信号后发送到数据高频通讯接收模块6；
具体实施时，数据高频通讯发送模块5的输出端通过光纤与数据高频通讯接收模块6远程连接，数据高频通讯发送模块5可以将高速串行信号转换成高频光信号，通过光纤发送到数据高频通讯接收模块6，此时所述传输信号为高频光信号；
数据高频通讯接收模块6，可以是光纤接收器，将接收的高频光信号分别输出到数据基频解码模块7；数据基频解码模块7利用本地基准时钟和数据基频解码模块7中的Serdes电路对接收的高频光信号解码生成并行的8路RS-232信号和8路数据有效信号，分别输出到对应的RS-232解码模块，该Serdes电路优选FPGA中的3.125G Serdes IP code，也可选用外置TI公司的TLK系列芯片或其它公司类似芯片；
各个RS-232解码模块，分别对接收到的各路RS-232信号进行字节解码(通过字节解码得到各路RS-232字节数据和字节锁存信号)和同步头判别，如同步头判别正确即将解码得到的各路RS-232字节数据和字节锁存信号发送到对应的数据锁存模块，并将各路数据有效信号分别发送到上位机0；
各个数据锁存模块至少包括有一个并入串出数据锁存器，根据接收到的字节锁存信号按设定的RS-232波特率并行锁存各路RS-232字节数据，当波特率较低时，例如115200bps，数据锁存模块只用一个字节的数据锁存器；当波特率较高时，例如1Mbps，数据锁存模块可采用多个字节的数据锁存器缓冲，以便和上位机0的多路并行采样频率相适应；需要说明的是，各个数据锁存模块可以是一个8位并入串出数据锁存器，此时所述上位机0产生的移位采样时钟的频率是n路RS-232波特率的n倍，此时每个数据锁存模块可以只用一个8位并入串出数据锁存器，减少并入串出数据锁存器的个数，节省硬件资源；
上位机0在接收到各路数据有效信号后，分别产生较高频率的采样移位时钟输出到对应的数据锁存模块，并根据该采样移位时钟串行获取对应的数据锁存模块锁存的数据，上位机0可以为微处理器，上位机0还可通过USB接口和计算机实时通讯，以对各路接收数据作进一步处理。
在本发明的传输电路应用在LED显示屏的数据回传方面时，数据有效信号发生器和数据基频采样转换模块4可以分别由LED分配器中的FPGA实现，这样可以减少硬件数量，节省成本。
另外，数据基频解码模块7、RS-232解码模块和数据锁存模块也可以分别由LED发送器中的FPGA实现，进一步的减少硬件数量，节省成本。
具体实施时，数据基频采样转换模块4和数据基频解码模块7中的Serdes电路还可采用千兆网PHY芯片，此时数据高频通讯发送模块5的输出端通过网线与数据高频通讯接收模块6远程连接，数据高频通讯发送模块5可以将高速串行信号转换成高频模拟信号，通过网线发送到数据高频通讯接收模块6，此时所述传输信号为高频模拟信号；数据高频通讯接收模块6，将接收的高频模拟信号分别输出到数据基频解码模块7；数据基频解码模块7利用本地基准时钟和数据基频解码模块7中的PHY芯片对接收的高频模拟信号解码生成并行的8路RS-232信号和8路数据有效信号，分别输出到对应的RS-232解码模块。
应当说明的是，本发明适用于其它通讯领域的多路RS-232信号的通讯，包括RS-232信号的双向通讯。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多路RS-232高速远程传输电路，其特征在于，包括：至少一个RS-485下位机、差分转换模块、至少一个数据有效信号发生器、数据基频采样转换模块、数据高频通讯发送模块、数据高频通讯接收模块、数据基频解码模块、至少一个RS-232数据解码模块、至少一个数据锁存模块和上位机；所述差分转换模块的输入端与至少一个RS-485下位机连接，输出端分别与所述数据有效信号发生器的输入端和数据基频采样转换模块的输入端连接，所述数据有效信号发生器的输出端和所述数据基频采样转换模块的输入端连接，所述数据基频采样转换模块的输出端与数据高频通讯发送模块连接；数据高频通讯接收模块的输出端通过数据基频解码模块与所述RS-232数据解码模块的输入端连接，所述RS-232数据解码模块的输出端分别与所述数据锁存模块的输入端和上位机连接，所述数据锁存模块的输出端也和所述上位机连接；所述差分转换模块将收到的差分RS-485信号转换成RS-232信号分别输出到数据有效信号发生器和数据基频采样转换模块，所述数据有效信号发生器根据RS-232信号产生对应的数据有效信号并输出到数据基频采样转换模块，数据基频采样转换模块利用通讯的基准时钟对接收的各路RS-232信号和数据有效信号同时采样，生成多位并行信号后再转换为高速串行信号输出到数据高频通讯发送模块，数据高频通讯发送模块将接收的串行信号转换成传输信号后发送到数据高频通讯接收模块；数据高频通讯接收模块将接收的传输信号发送到数据基频解码模块，数据基频解码模块利用本地基准时钟将接收的传输信号解码成RS-232信号和数据有效信号后分别输出到对应RS-232数据解码模块，RS-232数据解码模块对接收到的RS-232信号进行字节解码和同步头判别，如同步头判别正确则将字节解码得到的RS-232字节数据和字节锁存信号发送到数据锁存模块，并向上位机发送相应的数据有效信号；数据锁存模块根据接收到的字节锁存信号锁存RS-232字节数据，上位机在接收到数据有效信号后，产生高频率的采样移位时钟输出到数据锁存模块，并根据该采样移位时钟串行获取数据锁存模块锁存的数据。
2.根据权利要求1所述的多路RS-232高速远程传输电路，其特征在于：所述数据高频通讯发送模块的输出端通过光纤与数据高频通讯接收模块远程连接，数据高频通讯发送模块将接收的串行信号转换为高频光信号后通过光纤发送到数据高频通讯接收模块，所述传输信号为高频光信号。
3.根据权利要求1所述的多路RS-232高速远程传输电路，其特征在于：所述数据高频通讯发送模块的输出端通过网线与数据高频通讯接收模块远程连接，所述数据高频通讯发送模块将接收的串行信号转换为高频模拟信号通过网线发送到数据高频通讯接收模块，所述传输信号为高频模拟信号。
4.根据权利要求1所述的多路RS-232高速远程传输电路，其特征在于：数据锁存模块是一个8位并入串出数据锁存器，所述上位机产生的移位采样时钟的频率是n路RS-232波特率的n倍。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的多路RS-232高速远程传输电路，其特征在于：所述RS-232高速远程传输电路为LED显示屏RS-232高速远程传输电路。
6.根据权利要求5所述的多路RS-232高速远程传输电路，其特征在于：所述数据有效信号发生器和所述数据基频采样转换模块分别由LED分配器中的FPGA实现。
7.根据权利要求5所述的多路RS-232高速远程传输电路，其特征在于：所述数据基频解码模块、所述RS-232数据解码模块和所述数据锁存模块分别由LED发送器中的FPGA实现。
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