【开源硬件大赛】基于V853的多功能串口服务器

一、方案说明

1、设计方案思路和概况

本设计方案思路的由来要从我们现在的开发板通过串口与WIFI模组或以太网模组实现联网功能，如果多个开发板就要配更多的模组，所以做一个类似路由器的功能，将多种串口协议集中连接到串口服务器上面，然后通过一个以太网功能实现联网。串口服务器网上也有相关的产品售卖，虽然不知他们的控制原理，但是对我来说只需要将串口数据发送到V853上，通过它进行数据解析后集中通过以太网接口发送出去就实现了串口服务器和路由功能。该服务器因为具备了WIFI模组，所以也可以组成局域网，将所有无线设备都可以连接到模组接收数据，然后再通过以太网接口与其他网络设备进行交互。

2、主要实现功能和用途

实现的功能是基于官方提供的V853原理图和晕哥设计方案的基础上进行了功能扩展，新增了串口转换电路：

1、V853最小系统，运行linux操作系统，尽可能运行桌面系统，这样可以像操作电脑一样编辑串口数据。

2、WIFI模组实现联网功能。

4、显示屏LCD接口，用来显示操作界面。所以有了它就更像一台小电脑服务器。

5、摄像头接口，这是预留接口，用来实现摄像头监控，在数控机房里面特别适合。

6、USB-HUB扩展4路USB接口，通过USB转串口芯片CP2102实现2路R232，2路RS485，4路TTL，总共实现8路串口功能。满足了我们多功能串口服务器。

软件设计：

需要在linux系统上安装Node-Red软件，这个软件是一个图形化编程编辑界面，通过安装相对应的节点就可以实现想要的功能。例如串口功能，MQTT功能，TCP功能等必要的组件都可以安装实现，只需要设置需要参数就可以完成相关功能，同时还可以进行数据解析，并通过Dashboard数据可视化界面做上位机显示到显示屏上面，摄像头的调用可以使用里面的组件去调用，可以说node-red可以轻松实现串口数据转以太网。实现任何一个串口设备都可以轻松连接到服务器。如下图就是各个节点功能的使用案例。

串口功能使用案例：

TCP功能的使用案例：

MQTT的使用案例

综合使用的上位机界面的案例：

所以解决串口和无线有线的连接问题，就可以实现数据交互的服务器。外网如果想查看上位机界面，因为它是网页版，所以通过透传的方式就可以远程打开查看这个网页。

二、方案原理

主要串口转换原理图如下：

1、2路RS232和2路TTL原理图：

2、2路RS485和2路TTL原理图

3、PCB图：基于晕哥大佬的“高性能异构边缘AI视觉开发板”PCB板上画的，让我节省了很多时间。我只需要扩展我的串口功能部分和修改了部分电路与布局。

以下是文件：
*附件：多功能串口服务器PCB-Gerber.zip
*附件：多功能串口服务器BOM表.xlsx
*附件：多功能串口服务器PickAndPlace_PCB1_坐标文件.xlsx
*附件：基于V853多功能串口服务器-专业版.zip

三、总结

感谢官方能够让我入围本次大赛，学习到很多相关知识，让我学习到了V853的强大。以上就是我的设计思路。