CN218037988U - 一种基于龙芯2k的多串口控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于龙芯2K的多串口控制系统，包括龙芯2K1000处理器和PCI‑E总线转多串口模块；PCI‑E总线转多串口模块中，PCI‑E转串口芯片与龙芯2K1000处理器的PCI‑E接口电性连接，将龙芯2K1000处理器的PCI‑E接口转换成若干个串口和一个扩展口；串口扩展芯片与扩展口电性连接，将扩展口扩展成若干个串口；RS232接口芯片与串口电性连接，对串口的电平协议进行转换，从而得到大量串口，在一种优选的实施方式中，本系统可提供16个RS232串口。本实用新型可以应用于常规工控场景，尤其适用于某些需要大量串口的场景。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种搭载龙芯2k的多串口控制系统，属于计算机技术领域。
背景技术
随着国际形势愈发紧张，进口芯片的获取限制越来越多，全面国产化、让技术自主可控成为国内未来信息产业的重要发展方向。龙芯2K是龙芯公司的一款面向嵌入式应用的国产中端处理器，一方面具有较高的工作频率，性能良好，另一方面其本身含有丰富的外部接口，无须额外配置桥片即可开展应用，非常适合应用于工控场景。
另外，串口作为工控中使用最广泛的接口之一，在控制系统中经常被大量应用，中大型的工控场景往往需要较多的串口，仅靠处理器自带的串口难以满足应用需求。
市面上基于龙芯2K开发的控制系统主要应用于数据处理、数据传输与图像显示等方向，对于对串口需求量非常大的工控场景没有很好的解决方案。因此有必要为此类场景提供相关解决方案。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种基于龙芯2K的多串口控制系统，包括龙芯2K1000处理器和PCI-E总线转多串口模块；PCI-E总线转多串口模块中，PCI-E转串口芯片与龙芯2K1000处理器的PCI-E接口电性连接，将龙芯2K1000处理器的PCI-E接口转换成若干个串口和一个扩展口；串口扩展芯片与扩展口电性连接，将扩展口扩展成若干个串口；RS232接口芯片与串口电性连接，对串口的电平协议进行转换，从而得到大量串口，在一种优选的实施方式中，本实用新型系统可提供16个RS232串口。本实用新型可以应用于常规工控场景，尤其适用于某些需要大量串口的场景。
为实现上述实用新型目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于龙芯2K的多串口控制系统，包括龙芯2K1000处理器和PCI-E总线转多串口模块；
PCI-E总线转多串口模块包括PCI-E转串口芯片，串口扩展芯片和RS232接口芯片；PCI-E转串口芯片与龙芯2K1000处理器的PCI-E接口电性连接，将龙芯2K1000处理器的PCI-E接口转换成若干个串口和一个扩展口；串口扩展芯片与扩展口电性连接，将扩展口扩展成若干个串口；RS232接口芯片与串口电性连接，对串口的电平协议进行转换。
进一步的，PCI-E转串口芯片与龙芯2K1000处理器的PCI-E接口电性连接，将龙芯2K1000处理器的PCI-E接口转换成4个串口和一个扩展口；串口扩展芯片与扩展口电性连接，将扩展口扩展成8个串口，RS232接口芯片将12个串口转换为RS232串口。
进一步的，龙芯2K1000的两个PCI-Ex4接口被配置成一路PCI-Ex1接口和一路PCI-Ex4接口；PCI-Ex1接口通过PCI-E总线转多串口模块转换成12个RS232串口，RS232串口再连接到RS232连接器；PCI-Ex4接口直接引出到PCI-Ex4连接器。
进一步的，PCI-E转串口芯片为PCI-E转串口芯片CH384L，串口扩展芯片为串口扩展芯片CH438Q，RS232接口芯片为RS232接口芯片SM3232。
进一步的，上述一种基于龙芯2K的多串口控制系统，可提供16个RS232串口，其中4个RS232串口由龙芯2K1000处理器自身的4个串口再电性连接RS232接口芯片得到，另外12个RS232串口利用PCI-E总线转多串口模块得到。
进一步的，上述一种基于龙芯2K的多串口控制系统，还包括DVO转VGA模块，PHY芯片和对外接口连接器；所述对外接口连接器包括VGA连接器，RJ45连接器和USB连接器；
龙芯2K1000处理器的DVO接口通过DVO转VGA模块电性连接于VGA连接器；
龙芯2K1000处理器的RGMII接口通过PHY芯片电性连接于RJ45连接器；
龙芯2K1000处理器的USB接口电性连接于USB连接器。
进一步的，上述一种基于龙芯2K的多串口控制系统，还包括电平转化模块，DDR3内存颗粒，Flash存储器和固态硬盘；
龙芯2K1000处理器通过电平转化模块电性连接于220V交流电源；
龙芯2K1000处理器的DDR3接口电性连接于DDR3内存颗粒；
龙芯2K1000处理器的SPI接口电性连接于Flash存储器；
龙芯2K1000处理器的SATA接口电性通过mSATA连接器电性连接到固态硬盘。
进一步的，龙芯2K1000处理器，PCI-E总线转多串口模块，DDR3内存颗粒，Flash存储器，DVO转VGA模块，PHY芯片和电平转化模块均焊接于PCB主板上。
进一步的，Flash存储器内烧写PMON固件，用于初始化主板。
进一步的，固态硬盘内安装国产Linux操作系统。
本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本实用新型提出一种基于龙芯2K的多串口控制系统，采用国产的龙芯2K1000作为处理器，其他板载芯片均采用高度国产化方案，核心硬件技术均来自国产厂家；
(2)本实用新型含有串口、USB、PCI-E、VGA、网口多种常用接口，可以适用于大多数工控场景；
(3)本实用新型通过PCI-E总线转多串口模块，连同龙芯2K本身的串口，总共可以提供共16个RS232串口，特别适用于于多串口的工控场景；
(4)本实用新型的固件和操作系统均采用国产化解决方案，技术自主可控。
附图说明
图1为本实用新型基于龙芯2K的多串口控制系统的架构示意图。
具体实施方式
下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本实用新型公开了一种基于龙芯2k的多串口控制系统，包括位于PCB主板上的龙芯2K1000处理器、DDR3内存颗粒、Flash存储器、固态硬盘、PCI-E总线转多串口模块、DVO转VGA模块、PHY芯片、电平转化模块以及包括VGA、网口、USB、PCI-E和串口在内的对外接口连接器及其电路。上述PCI-E总线转多串口模块包含南京沁恒的PCIE转串口芯片CH384L、串口扩展芯片CH438Q芯片以及深圳国微的RS232接口芯片SM3232，其中CH384L将龙芯2K1000的PCI-Ex1接口转换成四个串口和一个用于扩展串口的扩展口，CH438Q可将该扩展口扩展成8个异步串口，再通过RS232接口芯片进行转换，从而实现包括2K1000本身的串口在内的16个RS232串口。本实用新型针对国产处理器龙芯2K1000设计了国产化多串口解决方案，并提供了丰富的外部接口，通过外接显示器、键盘和鼠标等设备，可应用于多串口需求的工控场景。
具体的，PCI-E总线转多串口模块位于龙芯2K1000处理器自带的PCI-E接口与RS232连接器之间，用于将PCI-E接口转换成多个RS232串口；DVO转VGA模块位于龙芯2K1000处理器自带的DVO接口与VGA连接器之间，用于将DVO视频信号转换成VGA视频信号；PHY芯片位于龙芯2K1000处理器自带的RGMII接口与RJ45连接器之间，用于将模拟信号转换成数字信号交给处理器处理；电平转化模块位于220V交流输入电压与龙芯2K1000处理器之间，用于为板上芯片提供直流电。
龙芯2K1000处理器通过自身的DDR3接口与焊在主板上的DDR3内存颗粒连接，通过处理器自身的SPI接口与Flash存储器连接，通过处理器自身的SATA接口引出到mSATA连接器与固态硬盘连接。
所述的龙芯2K1000处理器自身的USB接口引出至相应的连接器，处理器自身的DVO接口通过DVO转VGA模块连接至VGA连接器，处理器自身的RGMII接口通过PHY芯片接到RJ45连接器。
龙芯2K1000处理器自身的PCI-Ex1接口被PCI-E总线转多串口模块转换成12个RS232串口引出到RS232连接器，自身的PCI-Ex4接口直接引出到PCI-Ex4连接器。
实施例1：
如图1所示，本实用新型的基于龙芯2K的多串口控制系统包括，控制主板上的龙芯2K1000处理器、DDR3内存颗粒、Flash存储器、固态硬盘、PCI-E总线转多串口模块、DVO转VGA模块、PHY芯片、电平转化模块以及包括VGA、网口、USB、PCI-E和串口在内的对外接口及其电路。
龙芯2K1000处理器自身含有DDR3接口通道，与板载的DDR3内存颗粒相连，内存颗粒采用西安紫光国芯的HXB15H4G160型号。
龙芯2K1000处理器自身含有SPI接口，与SPI Flash存储器相连。
龙芯2K1000处理器自身含有SATA接口，引出到mSATA连接器与固态硬盘连接。
龙芯2K1000处理器自身含有DVO视频信号输出，通过高速数模转换芯片(即DVO转VGA模块)转换成VGA视频信号输出连接至VGA连接器。
龙芯2K1000处理器自身含有RGMII接口，经由PHY芯片连接至RJ45连接器，PHY芯片采用深圳中兴微的ZX5201型号。
龙芯2K1000处理器自身含有的USB接口直接引出到USB连接器。
龙芯2K1000处理器共有两个PCI-Ex4接口，其中一个直接引出到PCI-Ex4连接器；另一个配置成多个PCI-Ex1接口，将其中一个PCI-Ex1接口使用PCI-E总线转多串口模块转换成多个串口。
PCI-E总线转多串口模块采用南京沁恒的PCIE转串口芯片CH384L、串口扩展芯片CH438Q芯片以及深圳国微的RS232接口芯片SM3232，其中CH384L将龙芯2K1000的PCI-Ex1接口转换成四个串口和一个用于扩展串口的扩展口，CH438Q可将该扩展口扩展成8个异步串口，再通过RS232接口芯片进行转换，从而实现包括2K1000本身的串口在内的16个RS232串口，可以满足多串口的使用需求。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，包括龙芯2K1000处理器和PCI-E总线转多串口模块；
PCI-E总线转多串口模块包括PCI-E转串口芯片，串口扩展芯片和RS232接口芯片；PCI-E转串口芯片与龙芯2K1000处理器的PCI-E接口电性连接，将龙芯2K1000处理器的PCI-E接口转换成若干个串口和一个扩展口；串口扩展芯片与扩展口电性连接，将扩展口扩展成若干个串口；RS232接口芯片与串口电性连接，对串口的电平协议进行转换。
2.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，PCI-E转串口芯片与龙芯2K1000处理器的PCI-E接口电性连接，将龙芯2K1000处理器的PCI-E接口转换成4个串口和一个扩展口；串口扩展芯片与扩展口电性连接，将扩展口扩展成8个串口，RS232接口芯片将12个串口转换为RS232串口。
3.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，龙芯2K1000的两个PCI-Ex4接口被配置成一路PCI-Ex1接口和一路PCI-Ex4接口；PCI-Ex1接口通过PCI-E总线转多串口模块转换成12个RS232串口，RS232串口再连接到RS232连接器；PCI-Ex4接口直接引出到PCI-Ex4连接器。
4.根据权利要求1所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，PCI-E转串口芯片为PCI-E转串口芯片CH384L，串口扩展芯片为串口扩展芯片CH438Q，RS232接口芯片为RS232接口芯片SM3232。
5.根据权利要求2所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，可提供16个RS232串口，其中4个RS232串口由龙芯2K1000处理器自身的4个串口再电性连接RS232接口芯片得到，另外12个RS232串口利用PCI-E总线转多串口模块得到。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，还包括DVO转VGA模块，PHY芯片和对外接口连接器；所述对外接口连接器包括VGA连接器，RJ45连接器和USB连接器；
龙芯2K1000处理器的DVO接口通过DVO转VGA模块电性连接于VGA连接器；
龙芯2K1000处理器的RGMII接口通过PHY芯片电性连接于RJ45连接器；
龙芯2K1000处理器的USB接口电性连接于USB连接器。
7.根据权利要求6所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，还包括电平转化模块和DDR3内存颗粒；
龙芯2K1000处理器通过电平转化模块电性连接于220V交流电源；
龙芯2K1000处理器的DDR3接口电性连接于DDR3内存颗粒。
8.根据权利要求7所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，还包括Flash存储器；
龙芯2K1000处理器的SPI接口电性连接于Flash存储器。
9.根据权利要求8所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，还包括固态硬盘；
龙芯2K1000处理器的SATA接口电性通过mSATA连接器电性连接到固态硬盘。
10.根据权利要求9所述的一种基于龙芯2K的多串口控制系统，其特征在于，龙芯2K1000处理器，PCI-E总线转多串口模块，DDR3内存颗粒，Flash存储器，DVO转VGA模块，PHY芯片和电平转化模块均焊接于PCB主板上。
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