[发明专利]一种基于FPGA的串口切换装置、方法及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的串口切换装置、方法及存储介质，包括：用于与主控MCU连接的第一串口通道、SPI接口和JTAG接口，用于与外设模组串口连接的多个第二串口通道，以及FPGA串口切换模块，FPGA串口切换模块与第一串口通道、SPI接口、JTAG接口及第二串口通道连接，FPGA串口切换模块可通过SPI接口接收主控MCU发送的逻辑切换指令以根据逻辑切换指令切换串口连通模式以实现主控MCU与目标外设模组连通；FPGA串口切换模块可通过JTAG接口接收主控MCU发送的串口连接设置更新指令以根据串口连接设置更新指令增加新的串口连通模式。该装置通过FPGA来实现串口通道的切换，可以实现端口切换纳秒级延时，同时，当具有新的串口连接需求时，可以更新FPGA串口切换模块中的串口连通模式。

技术领域

本发明涉及串口切换技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的串口切换装置、方法及存储介质。

背景技术

目前在测绘行业和驾考驾培行业中，整机仪器和设备通常包含多个模组，多模组堆叠集成过程中模组与模组之间、模组与主控CPU之间需要进行通信，其通信方式最为常见的为RS232串口。针对于ARM嵌入式处理器(如STM32)本身串口外设数量有限，无法覆盖外设整机设计所需要的串口数量需求；同时在技术更新换代日新月异的快速发展时代，各个模组模块均均存在软件升级更新的需求，并且随着高度集成的设备小型化，产品对外接口越来越少，在遇到相应某个外设固件存在bug或者功能更新需要进行升级时，往往需要进行拆机操作，这对产品的升级和维护造成不少麻烦。

传统行业在解决此问题是一般采用继电器或者模拟开关来进行切换串口，继电器由于体积较大，无法在接口较多的平台下使用，同时继电器的通断切换过程中存在电磁传导干扰并且通断切换频率过慢；而使用模拟开关由于导通关闭延时较大，也无法满足在通讯速率要求较高的平台下使用需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于FPGA的串口切换装置，其通过FPGA来实现串口通道的切换，可以实现端口切换纳秒级延时，同时，当具有新的串口连接需求时，可以更新FPGA串口切换模块中的串口连通模式。

本发明的目的之二在于提供一种基于FPGA的串口切换方法，其通过FPGA来实现串口通道的切换，可以实现端口切换纳秒级延时，同时，当具有新的串口连接需求时，可以更新FPGA串口切换模块中的串口连通模式。

本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中的程序运行时可实现通过FPGA来实现串口通道的切换，可以实现端口切换纳秒级延时，同时，当具有新的串口连接需求时，可以更新FPGA串口切换模块中的串口连通模式。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种基于FPGA的串口切换装置，该串口切换装置应用于整机设备中，整机设备包括多个外设模组和主控MCU，包括：用于与主控MCU连接的第一串口通道、用于与主控MCU进行通信的SPI接口、用于与主控MCU连接的JTAG接口、用于与外设模组串口连接的多个第二串口通道、以及FPGA串口切换模块，所述FPGA串口切换模块与所述第一串口通道、所述SPI接口、所述JTAG接口及所述第二串口通道连接，所述FPGA串口切换模块可通过所述SPI接口接收主控MCU发送的逻辑切换指令以根据所述逻辑切换指令切换串口连通模式以实现主控MCU与目标外设模组连通；所述FPGA串口切换模块可通过所述JTAG接口接收主控MCU发送的串口连接设置更新指令以根据所述串口连接设置更新指令增加新的串口连通模式。

进一步地，还包括用于对各个外设模组进行单独升级的外部串口，所述外部串口与所述FPGA串口切换模块连接，外部设备可通过所述外部串口与目标外设模组进行连接以对目标外设模组进行升级。

进一步地，所述第一串口通道具有多个，所述第二串口通道数量多于所述第一串口通道。

进一步地，所述主控MCU采用ARM嵌入式处理器。