基于FPGA的多通道RS485通讯模块及DCS控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于FPGA的多通道RS485通讯模块及DCS控制系统，包括：FPGA处理器；预设数量的RS485通讯接口，与所述FPGA处理器相连；存储器，与所述FPGA处理器相连；单片机，与所述FPGA处理器相连，用于通过所述FPGA处理器和所述RS485通讯接口实现RS485通讯。本发明专利技术的基于FPGA的多通道RS485通讯模块及DCS控制系统基于FPGA和单片机的架构实现多路高速RS485通讯接口，并可兼容多种使用方式，实用性强。

Multi channel RS485 communication module and DCS control system based on FPGA

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的多通道RS485通讯模块及DCS控制系统
本专利技术涉及一种RS485通讯模块，特别是涉及一种基于FPGA的多通道RS485通讯模块及DCS控制系统。
技术介绍
分布式控制系统(DistributedControlSystem，DCS)又称为集散控制系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通讯网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。DCS控制系统在石油、化工、冶金、水泥、电厂、水处理等不同行业起着非常重要的作用，是工艺操作的眼睛和大脑。然而，由于这些行业建设时间的不同，各个行业内对工艺要求的不同，所使用的DCS控制系统、PLC装置、现场仪表等各不相同。随着计算机技术、微电子技术及管理信息技术等高速发展、工艺升级和改造、越来越智能化管控体系的建立，以及新增设备和新增厂房的快速建设，DCS控制系统向实现控制体系、运行体系、计划体系、管理体系的综合自动化方向发展，实施从最底层的实时控制、优化控制上升到生产调度、经营管理，以至最高层的战略决策，形成一个具有高度自动化的管控一体化智能系统。DCS控制系统在实现一点对多点通讯时采用独立的或一体化的通讯模块，以满足与第三方设备的通讯。RS-485通讯协议是适合这种需求的一种标准接口形式，可以实现对其他系统的信息交换。RS-485通讯协议是一种工业现场总线通讯协议，已成为通用工业标准，广泛应用于控制器之间、控制器和第三方设备之间的通讯，具有高传输率、低误码率、功能明确、操作简单、高可靠性、体积小、功耗低等特点。现有技术中，DCS控制系统使用的RS-485通讯模块技术一般选用具有2个以上串口资源的单片机，通过光耦隔离或磁隔离技术，实现与RS-485通讯协议转换芯片连接，从而达到2-4个RS-485通讯协议对内IO模块的数据收发和对外第三方设备通讯的目的。通常，RS-485通讯模块具有冗余功能，通讯波特率在3600bps-115.2Kbps之间可调。然而，现有的RS-485通讯模块具有以下缺陷：(1)受单片机串口、定时器、中断等资源的影响，RS-485通讯接口资源大多在2-4个，在考虑冗余总线因素，此种模式极大限制了DCS控制系统在实际工程中的应用，不偏于扩展；(2)单片机设计过程中，收发过程操作复杂，时序设计不当会导致单片机占用时间较多，容易出现丢帧和死机现象，影响CPU正常工作。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于FPGA的多通道RS485通讯模块及DCS控制系统，基于FPGA和单片机的架构实现多路高速RS485通讯接口，并可兼容多种使用方式，实用性强。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于FPGA的多通道RS485通讯模块,包括：FPGA处理器；预设数量的RS485通讯接口，与所述FPGA处理器相连；存储器，与所述FPGA处理器相连；单片机，与所述FPGA处理器相连，用于通过所述FPGA处理器和所述RS485通讯接口实现RS485通讯。于本专利技术一实施例中，所述FPGA处理器和所述单片机通过数据总线、地址总线、读信号线、写信号线、复位线、使能线、中断线、时钟线、RS232串口线和IO线相连。于本专利技术一实施例中，所述预设数量为12个。于本专利技术一实施例中，所述RS485通讯接口的波特率在3600bps-2Mbps之间可调。于本专利技术一实施例中，还包括与所述RS485通讯接口一一对应的波特率调节模块，所述波特率调节模块用于调节所述RS485通讯接口的波特率。于本专利技术一实施例中，还包括与所述RS485通讯接口一一对应的下拉电阻，所述下拉电阻一端与所述RS485通讯接口的控制端相连，一端接地。于本专利技术一实施例中，所述FPGA处理器内包括数据寄存器、接收计数寄存器、累加和寄存器、波特率寄存器和状态寄存器。于本专利技术一实施例中，所述FPGA处理器通过RS232串口和磁隔离模块与所述RS485通讯接口相连。同时，本专利技术提供一种DCS控制系统，包括上述的基于FPGA的多通道RS485通讯模块。于本专利技术一实施例中，所述基于FPGA的多通道RS485通讯模块中的RS485通讯接口与所述DCS控制系统的IO模块和/或外部第三方设备进行RS485通讯。如上所述，本专利技术的基于FPGA的多通道RS485通讯模块及DCS控制系统，具有以下有益效果：(1)基于FPGA和单片机的架构实现多路高速RS485通讯接口，满足实际应用的需求；(2)能够对DCS控制系统中IO模块和/或第三方设备进行通信，使用方式灵活多样；(3)通过设置下拉电阻，有效避免了上电时的误动作，减少误码率，保证RS485通讯可靠性、稳定性。附图说明图1显示为本专利技术的基于FPGA的多通道RS485通讯模块于一实施例中的结构示意图；图2显示为本专利技术的DCS控制系统于一实施例中的结构示意图。元件标号说明1FPGA处理器2RS485通讯接口3存储器4单片机具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。FPGA(FieldProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列，是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。作为专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚，其采用高速CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。本专利技术的基于FPGA的多通道RS485通讯模块及DCS控制系统基于FPGA和单片机的架构扩展出多路高速RS485通讯接口，满足实际应用的需求，既能够进行冗余设置，又能够兼容多种使用方式，且数据收发过程简单，不影响单片机功能的正常实现，极具实用性强。如图1所示，于一实施例中，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的多通道RS485通讯模块，其特征在于：包括：/nFPGA处理器；/n预设数量的RS485通讯接口，与所述FPGA处理器相连；/n存储器，与所述FPGA处理器相连；/n单片机，与所述FPGA处理器相连，用于通过所述FPGA处理器和所述RS485通讯接口实现RS485通讯。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的多通道RS485通讯模块，其特征在于：包括：
FPGA处理器；
预设数量的RS485通讯接口，与所述FPGA处理器相连；
存储器，与所述FPGA处理器相连；
单片机，与所述FPGA处理器相连，用于通过所述FPGA处理器和所述RS485通讯接口实现RS485通讯。


2.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道RS485通讯模块，其特征在于：所述FPGA处理器和所述单片机通过数据总线、地址总线、读信号线、写信号线、复位线、使能线、中断线、时钟线、RS232串口线和IO线相连。


3.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道RS485通讯模块，其特征在于：所述预设数量为12个。


4.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道RS485通讯模块，其特征在于：所述RS485通讯接口的波特率在3600bps-2Mbps之间可调。


5.根据权利要求4所述的基于FPGA的多通道RS485通讯模块，其特征在于：还包括与所述RS485通讯接口一一对应的波特率调节模...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘宏波，
申请(专利权)人：重庆川仪控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50