CN220651251U - 串口通讯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电工电子技术领域，公开了一种串口通讯装置，包括：芯片、串口通讯模块、离散量输入模块和离散量输出模块；芯片的第一端与离散量输入模块的第一端连接；芯片的第二端与离散量输出模块的第一端连接。离散量输入模块，用于在检测到数据输入时，输出离散量输入信号至芯片；芯片，在使用离散量输入功能时，用于接收离散量输入信号，将输入信息存储于芯片的寄存器中，上位机软件可读取该信息。在使用离散量输出功能时，用于接收上位机软件的输入信息，并根据此信息发出离散量输出信号；离散量输出模块，用于基于离散量输出信号输出离散量数据。从而能够让串口卡具备串口通讯功能的同时具备离散量数据的输入或输出功能。

Description

串口通讯装置

技术领域

本实用新型涉及电工电子技术领域，尤其涉及一种串口通讯装置。

背景技术

多串口卡是一种可扩展的串口通信设备，通常用于工业自动化、通信、网络和数据采集等领域。多串口卡可以同时连接多个串口设备，实现多路串口通信，提高系统的通信效率和稳定性。在航电测试工作中，串口信号测量一直是非常重要且繁琐的组成部分。例如，航电测试工作中需要对各种通信设备进行测试，例如雷达、通信机、导航仪等。这些设备通常采用串口通信方式，需要使用多串口卡对其进行测试和调试。多串口卡可以实现多路串口通信，可以同时连接多个通信设备进行测试，提高测试效率和准确性。航电测试工作中还需要对各种数据进行采集和分析，例如航空数据、气象数据、地理信息等。这些数据通常采用串口通信方式进行传输，需要使用多串口卡进行数据采集。多串口卡可以实现多路串口通信和数据采集，可以快速、准确地采集各种数据，为测试和分析提供数据支持。再者，航电设备需要进行仿真测试，以验证其设计和性能。多串口卡可以实现多路串口通信和数据传输，可以模拟各种场景和条件，进行仿真测试，提高设备的可靠性和稳定性。航电测试工作中还需要对各种设备进行远程控制和监控，例如遥测、遥控、远程诊断等。这些设备通常采用串口通信方式进行远程控制和监控，需要使用多串口卡进行数据传输和控制。多串口卡可以实现多路串口通信和远程控制，可以快速、准确地对各种设备进行控制和监控。

总之，多串口卡在航电测试工作中发挥着重要的作用，可以实现多路串口通信、数据采集、仿真测试和远程控制等功能，提高测试效率和准确性，为航电设备的设计、测试和维护提供技术支持。在进行航电测试时，离散量采集也是航电测试工作中的重要部分，然而目前的串口卡往往不具备这种功能。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供了一种串口通讯装置，旨在解决如何让串口卡具备串口通讯功能的同时具备离散量采集功能的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种串口通讯装置，所述串口通讯装置包括：

芯片、串口通讯模块、离散量输入模块和离散量输出模块；

所述芯片的第一端与所述离散量输入模块的第一端连接；所述芯片的第二端与所述离散量输出模块的第一端连接；

所述离散量输入模块，用于在检测到数据输入时，输出离散量输入信号至所述芯片；

所述串口通讯模块，根据上位机的控制修改信号，传输串口模式控制信号；

所述芯片，用于传输所述串口模式控制信号，接收离散量输入信号，向所述离散量输出模块发出离散量输出信号；

所述离散量输出模块，用于基于所述离散量输出信号输出离散量数据。

可选地，所述离散量输入模块包括：

光电耦合器、第一电阻、第二电阻和第一电容；

所述光电耦合器的第一端与所述第一电阻连接，所述第一电阻的另一端与外部接口连接；所述光电耦合器的第二端与所述第二电阻的第一端连接；所述第二电阻的第一端接地，所述第二电阻的第二端与外部接口连接；所述第一电容的一端与所述光电耦合器的第一端连接，另一端与所述光电耦合器的第二端连接；所述光电耦合器的第三端接地；所述光电耦合器的第四端与所述芯片的第一端连接。

可选地，所述离散量输入模块还包括：

跳线和第三电阻；

所述跳线的第一端与所述第二电阻的第二端连接；所述跳线的第二端与所述第三电阻连接，所述第三电阻的另一端与电源连接。

可选地，所述离散量输出模块包括：

继电器和第四电阻；

所述继电器的第一端与所述第四电阻连接，所述第四电阻的另一端与所述芯片的第二端连接；所述继电器的第二端接地。

可选地，所述离散量输出模块还包括：

零欧电阻；

所述零欧电阻的一端与外部接口连接，另一端与所述继电器的第三端连接。

可选地，所述串口通讯装置还包括：

串口传输模块；

所述串口传输模块的第一端与外部串口信号源连接；所述串口传输模块的第二端与所述芯片的第三端连接；

所述串口传输模块，用于根据所述芯片发出的变更信号调节自身串口传输模式，并在检测到串口数据输入时，基于调节后的所述串口传输模式输出所述串口数据。

可选地，所述串口通讯装置还包括：

第一总线传输模块；

所述第一总线传输模块的第一端与外部总线信号源连接；所述第一总线传输模块的第二端与所述芯片连接；所述第一总线传输模块的第三端与所述串口传输模块连接；

所述第一总线传输模块，用于接收所述芯片或所述串口传输模块的数据，并通过所述第一总线传输模块的第一输出端发出；

所述第一总线传输模块，还用于接收所述外部总线信号源的第一总线数据，并通过所述第一总线传输模块的第二端发出。

可选地，所述串口通讯装置还包括：

第二总线传输模块；

所述第二总线传输模块的第一端与所述第一总线传输模块的第三端连接；所述第二总线传输模块的第二端与所述第一总线传输模块的第四端连接；

所述第二总线传输模块，用于将后8路串口的串口数据传输给第一总线传输模块。

可选地，所述串口通讯装置还包括：

转换模块；

所述转换模块的第一端与所述外部总线信号源连接；所述转换模块的第二端与所述第一总线传输模块的第一端连接；

所述转换模块，用于将所述外部总线信号源的其他总线数据转换为第一总线数据，并向所述第一总线传输模块发送所述第一总线数据。

可选地，所述串口通讯装置还包括：

外扩储存模块；

所述外扩储存模块的第一端与所述芯片的第四端连接；

所述外扩储存模块，用于储存逻辑信息，并在所述芯片启动时，向所述芯片发送所述逻辑信息。

本实用新型公开了一种串口通讯装置，包括：芯片、串口通讯模块、离散量输入模块和离散量输出模块；所述芯片的第一端与所述离散量输入模块的第一端连接；所述芯片的第二端与所述离散量输出模块的第一端连接。所述离散量输入模块，用于在检测到数据输入时，输出离散量输入信号至所述芯片；所述芯片，在使用离散量输入功能时，用于接收离散量输入信号，并将输入信息存储于芯片的寄存器中，上位机软件可通过第一总线传输模块读取该信息。在使用离散量输出功能时，用于接收上位机软件的输入信息，并根据此信息发出离散量输出信号；所述离散量输出模块，用于基于所述离散量输出信号输出离散量数据。从而能够让串口卡串口通讯功能的同时具备离散量数据的输入或输出功能。

附图说明

图1为本实用新型串口通讯装置第一实施例的功能模块图；

图2为本实用新型串口通讯装置第一实施例中离散量输入模块的电路结构图；

图3为本实用新型串口通讯装置第一实施例中离散量输出模块的电路结构图；

图4为本实用新型串口通讯装置第二实施例的模块结构图。

标号	名称	标号	名称
				100	芯片	200	离散量输入模块
300	离散量输出模块	400	串口传输模块
				500	第一总线传输模块	600	第二总线传输模块
700	转换模块	800	外扩储存模块
				OC	光电耦合器	K	继电器
R1	第一电阻	R2	第二电阻
				R3	第三电阻	R4	第四电阻
R5	第五电阻	R0	零欧电阻
				C1	第一电容	J1	跳线

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，图1为本实用新型串口通讯装置第一实施例的功能模块图。

如图1所示，本实施例中，所述串口通讯装置包括：芯片100、串口通讯模块、离散量输入模块200和离散量输出模块300；所述芯片100的第一端与所述离散量输入模块200的第一端连接；所述芯片100的第二端与所述离散量输出模块300的第一端连接。

可以理解的是，本实施例中所述低压差线性稳压电路还包括电源(图中未示出)。

所述离散量输入模块200，用于在检测到数据输入时，输出离散量输入信号至所述芯片100；所述串口通讯模块，根据上位机的控制修改信号，传输串口模式控制信号；所述芯片100，用于接收离散量输入信号，向所述离散量输出模块300发出离散量输出信号；所述离散量输出模块300，用于基于所述离散量输出信号输出离散量数据。

需要说明的是，所述芯片100是本实用新型的核心部件，用于处理串口通讯相关的信号和数据，芯片是一种集成电路，用于处理和控制串口通讯相关的信号和数据。例如，常见的芯片可以是UART芯片或者FPGA芯片，它可以实现串口通讯的功能。

可以理解的是，所述离散量输入模块200用于检测数据输入，并将离散量输入信号传输给芯片。离散量输入模块具有两个端口，第一端与芯片的第一端相连，第二端用于连接其他设备或系统。它可以将离散量信号转换为数字信号，并传输给芯片进行处理。例如，一个离散量输入模块可以是一个数字输入开关，当开关打开或关闭时，它会输出相应的离散量输入信号给芯片。

需要说明的是，所述离散量输出模块300用于输出离散量数据，其输出信号基于芯片发出的离散量输出信号。离散量输出模块具有两个端口，第一端与芯片的第二端相连，第二端用于连接其他设备或系统。其可以根据芯片发出的信号将离散量数据输出给其他设备或系统。例如，一个离散量输出模块可以是一个继电器，当芯片发出控制信号时，继电器可以打开或关闭相应的开关，从而输出离散量数据。

在本实施例中，离散量输入模块通过与芯片的连接，将检测到的数据输入信号传输给芯片。芯片接收到离散量输入信号后，根据预设的处理算法或逻辑，向离散量输出模块发出相应的离散量输出信号。离散量输出模块根据接收到的离散量输出信号，输出对应的离散量数据。从而能够让串口卡具备离散量采集功能，实现离散量数据的输入与输出。

参照图2，图2为本实用新型串口通讯装置第一实施例中离散量输入模块的电路结构图。

进一步的，为了更好的进行离散量的输入，所述离散量输入模块200包括：

光电耦合器OC、第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1；所述光电耦合器OC的第一端与所述第一电阻R1连接，所述第一电阻R1的另一端与所述离散量输出模块300的第二端连接；所述光电耦合器OC的第二端与所述第二电阻R2的第一端连接；所述第二电阻R2的第一端接地，所述第二电阻R2的第二端与所述离散量输出模块300的第二端连接；所述第一电容C1的一端与所述光电耦合器OC的第一端连接，另一端与所述光电耦合器OC的第二端连接；所述光电耦合器OC的第三端接地；所述光电耦合器OC的第四端与所述芯片100的第一端连接。

另外，所述离散量输入模块200还包括第五电阻R5，所述第五电阻R5分别与一3.3V电源和所述光电耦合器OC的第四端连接。

可以理解的是，所述光电耦合器OC可以是一种电子器件，能够将输入信号的电学部分和输出部分进行隔离。它通常由光电二极管和光敏三极管组成。光电耦合器的输入部分接收电学信号，通过光电二极管将电学信号转换为光信号。然后，光信号经过光敏三极管隔离输出，再转换回电学信号。光电耦合器的隔离功能可以有效地防止输入信号对输出部分的干扰，提高系统的稳定性和安全性。例如，在离散量输入模块中，光电耦合器可以通过接收电学信号并转换为光信号，将输入信号与芯片进行隔离。这样，电学信号在光电耦合器的输出端与芯片进行连接，实现输入信号的传输和处理。

其中，所述光电耦合器OC可以选用TLP290-1GB信号的光电耦合器，所述第一电阻R1的阻值可为1KΩ，所述第二电阻R2的阻值可为100KΩ，所述第一电容C1的容值可为100nF，所述第五电阻R5的阻值可为3.3KΩ。

在具体实现中，外部输入高电平信号的时候，其经过第二电阻R2的下拉和第一电阻R1的分压，并由第一电容C1滤除光电耦合器输入电流中的高频噪声，之后驱动光电耦合器中的发光二极管发光。发光二极管使得光敏三极管导通，3.3V电源对地短路，输出信号为低电平。外部输入为低电平信号的时候，发光二极管不发光，三极管不导通，输出信号为高电平。由此，芯片可接收到外部的离散量输入。

进一步的，所述离散量输入模块200还包括：跳线J1和第三电阻R3；所述跳线的第一端与所述第二电阻R2的第二端连接；所述跳线的第二端与所述第三电阻连接，所述第三电阻的另一端与电源连接。

其中，所述第三电阻R3的阻值可以为3.3KΩ，所述电源为24V。

需要说明的是，离散量输入通常会有地/开模式或电源/开模式这两种模式。地/开模式是指外部的输入有接入地线或开路两种情况，电源/开模式是指外部的输入有接入电源或开路两种情况。为了应对不同的使用环境，需要对这两种情况都提供支持。

在具体实现中，当跳线J1短接时，24V电源经过R3分压之后电流流入外部输入的输入端，这样，当外部输入为接入地线时，电流流入外部的地线，当外部输入为开路时，电流进入光电耦合器，对应地/开模式；当跳线J1断开时，则对应电源/开模式。

本实施例的上述方式通过使用跳线来应对不同的外部输入模式，可以适用于不同的使用情况。

参照图3，图3为本实用新型串口通讯装置第一实施例中离散量输出模块的电路结构图。

进一步的，所述离散量输出模块300包括：继电器K和第四电阻R4；所述继电器的第一端与所述第四电阻连接，所述第四电阻的另一端与所述芯片100的第二端连接；所述继电器的第二端接地。

需要说明的是，所述继电器可以是一种电控制器件，是当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。例如，电磁继电器、固体继电器、温度继电器、舌簧继电器、光继电器、霍尔效应继电器、差动继电器等。本实施例以固体继电器，也称固态继电器为例，进行说明。

其中，所述继电器K可以选用AQY212EHAX型号的继电器，第四电阻R4的阻值可以为1.8KΩ。

在具体实现中，继电器的第一端为继电器输出信号，是所述芯片可控的输出信号，2脚接地，3、4脚为继电器输出管脚。当1脚输出为高电平信号时，二极管导通发光驱动三极管导通，3、4脚导通；当1脚输出为低电平信号时，二极管不发光，3、4脚之间不导通。

进一步的，所述离散量输出模块300还包括：零欧电阻R0；所述零欧电阻的一端与外部接口连接，另一端与所述继电器的第三端连接。

需要说明的是，零欧姆电阻又称为跨接电阻器，是一种特殊用途的电阻，0欧姆电阻器并非真正的阻值为零，欧姆电阻实际是电阻值很小的电阻。可以在进行PCB板设计的过程中方便调试。

基于上述实施例，提出本实用新型的第二实施例，参照图4，图4为本实用新型串口通讯装置第二实施例的模块结构图。

本实施例中，所述串口通讯装置还包括：串口传输模块400；所述串口传输模块400的第一端与外部串口信号源连接；所述串口传输模块400的第二端与所述芯片100的第三端连接；所述串口传输模块400，用于根据所述芯片100发出的变更信号调节自身串口传输模式，并在检测到串口数据输入时，基于调节后的所述串口传输模式输出所述串口数据。

需要说明的是，串口传输模块可以是一种用于与外部串口信号源进行连接并实现串口数据传输的模块。它具有两个端口，第一端与外部串口信号源相连，第二端与芯片的第三端相连。串口传输模块能够根据芯片发出的变更信号来调节自身的串口传输模式，并在检测到串口数据输入时，基于调节后的串口传输模式输出相应的串口数据。举例来说，串口传输模块可以是一个通用异步收发传输模块，用于与外部设备进行串口通信。它可以根据芯片发出的变更信号来调节波特率、数据位数、校验位等串口传输参数，并在检测到串口数据输入时，将数据通过串口传输模式输出。

其中，所述串口传输模块400可以使用MAX3160型号的多协议串口收发器。

通过上述组件的配置，串口传输模块能够实现与外部串口信号源的连接，并根据芯片发出的变更信号来调节自身的串口传输模式。当检测到串口数据输入时，串口传输模块会基于调节后的串口传输模式处理相应的串口数据。

进一步的所述串口通讯装置还包括：第一总线传输模块500；

所述第一总线传输模块500的第一端与外部总线信号源连接；所述第一总线传输模块500的第二端与所述芯片100连接；所述第一总线传输模块500的第三端与所述串口传输模块400连接。

所述第一总线传输模块500，用于接收所述芯片100或所述串口传输模块的数据，并通过所述第一总线传输模块500的第一输出端发出；所述第一总线传输模块500，还用于接收所述外部总线信号源的第一总线数据，并通过所述第一总线传输模块500的第二端发出。

需要说明的是，所述第一总线传输模块可以是一种用于与外部总线信号源进行连接并实现数据传输的模块。它的第一端与外部总线信号源相连，第二端与芯片相连，第三端与串口传输模块相连。第一总线传输模块能够接收芯片或串口传输模块的数据，并通过其第一输出端发出。同时，它还能接收外部总线信号源的第一总线数据，并通过其第二端发出。

举例来说，第一总线传输模块可以是一种I2C(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)模块，用于与外部设备进行总线通信。它可以接收芯片或串口传输模块发出的数据，并通过I2C协议的方式将数据发出。同时，它可以接收外部总线信号源的第一总线数据，并将其传输给芯片或其他模块进行处理。

具体来说，所述第一总线传输模块可以使用XR17V358型号的串口收发器，其具有高性能和低功耗的特点，具有16路可编程的双向IO，可高效地与芯片进行数据传递。

通过上述组件的配置，第一总线传输模块能够实现与外部总线信号源的连接，并实现数据的接收和发出。它可以同时与芯片和串口传输模块进行数据交互，实现多种通讯方式的灵活应用。

进一步的所述串口通讯装置还包括：第二总线传输模块600。

所述第二总线传输模块600的第一端与所述第一总线传输模块500的第三端连接；所述第二总线传输模块600的第二端与所述第一总线传输模块500的第四端连接；所述第二总线传输模块600，用于将后8路串口的串口数据传输给第一总线传输模块。

第二总线传输模块是一种用于与第一总线传输模块进行连接并协同工作的模块。它具有两个端口，第一端与第一总线传输模块的第三端相连，第二端与第一总线传输模块的第四端相连。第二总线传输模块的功能包括是将后8路串口的串口数据传输给第一总线传输模块，以协助第一总线传输模块进行数据传输。

举例来说，第二总线传输模块可以使用XR17V358型号的串口收发器。

通过上述组件的配置，第二总线传输模块能够与第一总线传输模块协同工作，进行数据格式转换和数据校验。这样可以提高数据传输的可靠性和适应性。

进一步的，所述串口通讯装置还包括：转换模块700；所述转换模块的第一端与所述外部总线信号源连接；所述转换模块的第二端与所述第一总线传输模块500的第一端连接；所述转换模块，用于将所述外部总线信号源的其他总线数据转换为第一总线数据，并向所述第一总线传输模块500发送所述第一总线数据。

具体来说，所述转换模块700可以是PEX8112型号的PCIe-to-PCI桥接器，其能够连接与转换PCIe和PCI总线上的信息。使得串口通讯装置与使用PCIe总线或使用PCI总线的设备都能够兼容。

进一步的，所述串口通讯装置还包括：外扩储存模块800；所述外扩储存模块的第一端与所述芯片100的第四端连接；所述外扩储存模块，用于储存逻辑信息，并在所述芯片100启动时，向所述芯片100发送所述逻辑信息。

需要说明的是，外扩储存模块的功能是在芯片启动时向芯片发送存储的逻辑信息。这些逻辑信息可以包括配置参数、初始化数据或其他与串口通讯相关的逻辑信息。外扩储存模块可以是一个闪存(Flash)、EEPROM(可擦写可编程只读存储器)或其他非易失性存储器。

通过上述配置，外扩储存模块能够在芯片启动时向芯片发送存储的逻辑信息。这些逻辑信息可以用于初始化芯片的串口通讯参数、设置通讯协议或其他相关功能，从而提供更灵活、可定制的串口通讯装置。

进一步的，提出本实用新型的第三实施例，本实施例中，使用16个光电耦合器或8个固态继电器，从而使得所述的串口通讯装置能够支持16路离散量输入或8路离散量输出。其中，如图2所示，光电耦合器的第一端为输入端，光电耦合器的第二端接地，当电流从第一端流入所述光电耦合器并从所述光电耦合器的第二端流出时，光电耦合器中的二极管发光，驱动光电耦合器中的三极管导通。所述三极管的两端为所述光电耦合器的第三端和第四端，也就是说所述光电耦合器的第一端的输入决定了所述光电耦合器的第三端和第四端是否导通。

具体来说，所述光电耦合器的第三端接地，所述光电耦合器的第四端连接FPGA芯片和第五电阻的一端，所述FPGA芯片可以使用紫光同创的型号为PGL25G-6IFBG256的FPGA芯片，所述第五电阻的另一端连接3.3V电源。外部的输入为高电平时，电流经过第二电阻R2的下拉之后，由第一电阻R1进行分压和第一电容C1的滤波之后驱动所述光电耦合器中的发光二极管发光，进而使得所述光电耦合器的第三端和第四端导通，3.3V电源直接接地，向所述FPGA芯片输出的信号为低电平。外部的输入为低电平时，所述三极管不导通，3.3V电源向所述FPGA芯片输出信号，为高电平。这样，所述FPGA芯片就接收到了外部的离散量输入，而采用多个光电耦合器，例如16个光电耦合器就能够支持16路离散量输入。

所述FPGA芯片在接收到了外部的离散量输入之后，在FPGA内部通过MPIO总线连接到PCIE串口收发器，通过PCIE串口收发器和PCIE总线进行通信，以此将接收到的离散量输入数据传输给上位机。

上位机与FPGA芯片通过MPIO总线通信，传递串口模式控制信息。上位机与FPGA之间通过MPIO总线进行继电器输出、光耦输入数据的传输。

当上位机需要进行离散量输出的时候，如果上位机与所述串口通讯装置通过PCIe总线进行数据传输，则上位机可以直接将数据传输给PCIE串口收发器；如果上位机与所述串口通讯装置通过PCI总线进行数据传输，则上位机可以将数据传输给PCIE-PCI桥接芯片，由所述PCIE-PCI桥接芯片把PCI总线上的信息转换为PCIE总线信息，并将所述PCIE总线信息发送给所述PCIE串口收发器。

所述PCIE串口收发器在接收到所述上位机需要输出的离散量时，通过MPIO总线将需要输出的离散量传输给FPGA芯片，FPGA芯片根据所述需要输出的离散量向固态继电器传输信号。如图3所示，FPGA芯片发出的信号为高电平时，电流经过第四电阻分压之后从所述固态继电器的第一端流入，从所述固态继电器的第二端流向地线。从而使得固态继电器的第三端和第四端之间导通。由此，上位机最终通过继电器向外输出离散量。可以理解的是，采用多个固态继电器，就可以向外输出多路的离散量信号，在本实施例中，使用了8个固态继电器，因此可以进行8路离散量输出。

在进行串口数据的输入和输出时，利用可编程的多协议串口收发器MAX3160，其可以编程为RS232或RS485/RS422收发器。所述可编程的多协议串口收发器MAX3160分别与所述FPGA芯片以及所述PCIE串口收发器电连接，对于串口收到的数据，FPGA根据当前用户所需的模式来决定信息的传递方式，可以使串口信息在PCIE串口收发器和串口收发器之间传递，能够让外部串口和内部上位机间通信。比如说，在需要使用RS232接口标准规范和总线标准规范时，通过FPGA芯片将所述多协议串口收发器MAX3160变为RS232收发器，从而跟外部使用RS232接口标准规范和总线标准规范的设备进行通信。所述可编程的多协议串口收发器MAX3160直接与所述PCIE串口收发器进行数据交换，实现了串口总线标准规范与PCIE总线标准之间的转换，进而还可以利用PCIE-PCI桥接芯片将PCIE总线数据转换为PCI总线数据，实现了总线数据与PCI总线数据的转换。

另外，所述的PCIE串口收发器可以采用一主一副的设计，也就是将另一块PCIE串口收发器与原本的PCIE串口收发器电连接。采用这种设计时，可以由主芯片处理前8路串口数据的接收和发送，副芯片处理后8路串口数据的接收和发送，可以实现高速的数据传输和通信。一主一副的设计还可以减少系统的复杂度和设计难度，使系统更加简单和易于维护。总之，PCIE串口收发器采用一主一副的设计，可以提高串口通信的速度、稳定性和可靠性，实现多路串口通信和数据交换，同时简化系统设计和维护。

FPGA芯片，可以外扩Flash用于存储逻辑。一般来说，能将逻辑代码编译成下载文件，然后将下载文件烧录到Flash中，让FPGA从Flash中读取逻辑代码运行。在具体的实现过程中，先将FPGA的逻辑代码编译成下载文件，通常采用Xilinx或Altera等开发工具进行编译。然后将Flash与FPGA进行连接，一般采用SPI或QSPI接口进行连接。之后将编译好的下载文件烧录到Flash中，通常使用烧录工具或者JTAG接口进行烧录。这样一来，FPGA在运行时就能够从Flash中读取逻辑代码，加载到FPGA芯片中进行运行。

因为FPGA芯片内部的存储容量有限，外扩Flash可以扩展存储容量，存储更多的逻辑代码和数据。而且外扩Flash可以通过直接修改Flash中的逻辑代码来改变所述FPGA的运行，从而实现动态更新逻辑代码，提高系统的灵活性和可维护性。同时外扩Flash可以实现加密和保护逻辑代码，提高系统的安全性和可靠性。

本实施例通过PCIE总线传输数据，通讯速率高，专用性强，测量精度高。本实施例可同时完成串口数据输入输出、串口模式控制、离散量输入、离散量输出信号的数据传输工作。最大可同时支持16路串口输入输出数据传输，且串口模式可根据需要自由配置，通信波特率RS422/RS485模式可达4Mbps，RS232模式可达921600bps、支持16路离散量输入或8路离散量输出。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种串口通讯装置，其特征在于，所述串口通讯装置包括：

芯片、串口通讯模块、离散量输入模块和离散量输出模块；

所述芯片的第一端与所述离散量输入模块的第一端连接；所述芯片的第二端与所述离散量输出模块的第一端连接；

所述离散量输入模块，用于在检测到数据输入时，输出离散量输入信号至所述芯片；

所述串口通讯模块，根据上位机的控制修改信号，传输串口模式控制信号；

所述芯片，用于传输所述串口模式控制信号，接收离散量输入信号，向所述离散量输出模块发出离散量输出信号；

所述离散量输出模块，用于基于所述离散量输出信号输出离散量数据。

2.如权利要求1所述的串口通讯装置，其特征在于，所述离散量输入模块包括：

光电耦合器、第一电阻、第二电阻和第一电容；

所述光电耦合器的第一端与所述第一电阻连接，所述第一电阻的另一端与外部接口连接；所述光电耦合器的第二端与所述第二电阻的第一端连接；所述第二电阻的第一端接地，所述第二电阻的第二端与外部接口连接；所述第一电容的一端与所述光电耦合器的第一端连接，另一端与所述光电耦合器的第二端连接；所述光电耦合器的第三端接地；所述光电耦合器的第四端与所述芯片的第一端连接。

3.如权利要求2所述的串口通讯装置，其特征在于，所述离散量输入模块还包括：

跳线和第三电阻；

所述跳线的第一端与所述第二电阻的第二端连接；所述跳线的第二端与所述第三电阻连接，所述第三电阻的另一端与电源连接。

4.如权利要求1所述的串口通讯装置，其特征在于，所述离散量输出模块包括：

继电器和第四电阻；

所述继电器的第一端与所述第四电阻连接，所述第四电阻的另一端与所述芯片的第二端连接；所述继电器的第二端接地。

5.如权利要求4所述的串口通讯装置，其特征在于，所述离散量输出模块还包括：

零欧电阻；

所述零欧电阻的一端与外部接口连接，另一端与所述继电器的第三端连接。

6.如权利要求1所述的串口通讯装置，其特征在于，所述串口通讯模块，包括：

串口传输模块；

所述串口传输模块的第一端与外部串口信号源连接；所述串口传输模块的第二端与所述芯片的第三端连接；

所述串口传输模块，用于根据所述芯片发出的变更信号调节自身串口传输模式，并在检测到串口数据输入时，基于调节后的所述串口传输模式输出所述串口数据。

7.如权利要求6所述的串口通讯装置，其特征在于，所述串口通讯模块还包括：

第一总线传输模块；

所述第一总线传输模块的第一端与外部总线信号源连接；所述第一总线传输模块的第二端与所述芯片连接；所述第一总线传输模块的第三端与所述串口传输模块连接；

所述第一总线传输模块，用于接收所述芯片或所述串口传输模块的数据，并通过所述第一总线传输模块的第一输出端发出；

所述第一总线传输模块，还用于接收所述外部总线信号源的第一总线数据，并通过所述第一总线传输模块的第二端发出。

8.如权利要求7所述的串口通讯装置，其特征在于，所述串口通讯模块还包括：

第二总线传输模块；

所述第二总线传输模块的第一端与所述第一总线传输模块的第三端连接；所述第二总线传输模块的第二端与所述第一总线传输模块的第四端连接；

所述第二总线传输模块，用于将其他路串口的串口数据传输给第一总线传输模块。

9.如权利要求7所述的串口通讯装置，其特征在于，所述串口通讯装置还包括：

转换模块；

所述转换模块的第一端与所述外部总线信号源连接；所述转换模块的第二端与所述第一总线传输模块的第一端连接；

所述转换模块，用于将所述外部总线信号源的其他总线数据转换为第一总线数据，并向所述第一总线传输模块发送所述第一总线数据。

10.如权利要求1至9任一项所述的串口通讯装置，其特征在于，所述串口通讯装置还包括：

外扩储存模块；

所述外扩储存模块的第一端与所述芯片的第四端连接；

所述外扩储存模块，用于储存逻辑信息，并在所述芯片启动时，向所述芯片发送所述逻辑信息。