專利名稱：一種終端擴展多串口的方法和裝置的制作方法
一種終端擴展多串口的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用串口傳輸?shù)臄?shù)字電路技術(shù)，尤其是涉及一種串口擴展 的方法和裝置。背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)串口擴展裝置和方法多是在系統(tǒng)處理器上，通過總線擴展多串口
接口，比如采用Philips或者是EXAR的串口擴展芯片來實現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)串口服 務(wù)器設(shè)備也有通過USB接口或者以太網(wǎng)接口擴展，首先通過USB HUB或者Swi tch 來擴展多USB接口和以太網(wǎng)接口，然后通過橋芯片轉(zhuǎn)為串口。另外一種方法就 是采用CPLD等可編程邏輯器件來實現(xiàn)。
例如，申請?zhí)枮?00710175545. 6，名稱為串口復用的方法與裝置的中國發(fā) 明專利提出了 一種串口復用的方法與裝置，通過主控板的串口連接器實現(xiàn)跟所 有的業(yè)務(wù)板的串口進行通信，其實現(xiàn)方案具體是采用一邏輯器件，這個邏輯器 件可是FPGA,也可是CPLD，通過這個邏輯器件分別與主控板的串口、多業(yè)務(wù)板 的串口和串口連接器相連，并建立各個串口與邏輯器件中寄存器的值的對應(yīng)關(guān) 系，接收到使用某個串口的命令時，根據(jù)對應(yīng)關(guān)系設(shè)置寄存器的值為命令中指 定的串口對應(yīng)的寄存器的值，根據(jù)設(shè)置的值接通相應(yīng)的串口與串口連接器，以 此來實現(xiàn)串口的復用。
還有，申請?zhí)枮?00520032288, 7，名稱為用于低速通信的多串行接口復用 電路的中國實用新型專利提出 一種擴展串行接口方案，也是通過CPLD可編程控 制邏輯芯片對內(nèi)部串口進行復用擴展，提供一個多路輸入選擇機制，通過內(nèi)部 邏輯的控制，決定具體的交換方式，能夠提供二至四路串口的交換復用。
上述現(xiàn)有技術(shù)最大的缺點就是實現(xiàn)成本均相對過高，技術(shù)分散性和開發(fā)難 度較大。采用總線擴展或者CPLD等邏輯器件的方式實現(xiàn)多串口擴展的采購成本 相對較大，而且實現(xiàn)技術(shù)比較復雜，要求掌握的技術(shù)點多，開發(fā)難度較大，造 成浪費。例如在遠程抄表、移動基站房內(nèi)設(shè)備管理、水表應(yīng)用等實時性要求不 高的行業(yè)中應(yīng)用，僅需要中心提出數(shù)據(jù)交互需求就能完成的場合，無疑是資源 的嚴重浪費，增加無謂成本。上述擴展串口的技術(shù)方案都是在一種可編程的控制邏輯芯片的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，用這種方法還有很大的局限性，首先方案在很大 程度上依靠軟件的實現(xiàn)，由于軟件存在的不穩(wěn)定性，當軟件運行出現(xiàn)故障時將
造成系統(tǒng)崩潰。使用可編程控制邏輯芯片技術(shù)分散性和實現(xiàn)難度較大，對FPGA 的實現(xiàn)編程存在風險。這在緊急情況下例如救突環(huán)境需要快速、大量部署多串 口設(shè)備的場合，技術(shù)人員不足，容易忙中出錯，難以擔當重任。
通過USB或者以太網(wǎng)等設(shè)備外部接口實現(xiàn)多串口擴展，其實現(xiàn)成本更大。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)成本高、技術(shù)分散性和開發(fā)難度較大的技術(shù)問題， 本發(fā)明提出了一種終端擴展多串口的方法和裝置，只依靠簡單的、成本低的分 立線性驅(qū)動器件來實現(xiàn)，易于快速、大量部署，技術(shù)更穩(wěn)定。
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)成本高、技術(shù)分散性和開發(fā)難度較大的技術(shù)問題 所采用的技術(shù)方案是提供一種終端擴展多串口的方法，其特征在于包括如下 步驟
(101) 定義CPU的GPIO資源來控制驅(qū)動設(shè)備的使能端；
(102) CPU自身的串口通道連接至驅(qū)動設(shè)備的1/0端口；
(103) 通過驅(qū)動設(shè)備隔離后的輸入輸出連接至物理電平轉(zhuǎn)換芯片；
(104) 配置GPIO位來選通CPU串口連接至目的端口 。 根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述驅(qū)動設(shè)備是74LVC244。 根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述物理轉(zhuǎn)換芯片是接口芯片或接口連接器。 根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述目的端口的對應(yīng)地址是000至111的其
中之一。
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)成本高、技術(shù)分散性和開發(fā)難度較大的技術(shù)問題 所采用的另一技術(shù)方案是提供一種終端擴展多串口裝置，包括CPU，尤其是還包 括與所述CPU雙向連接的多個擴展串口 。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述擴展串口包括多個物理電平轉(zhuǎn)換芯片和 與之雙向連接的驅(qū)動設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述驅(qū)動設(shè)備是7札VC244;所述物理電平轉(zhuǎn) 換芯片是接口芯片或接口連接器。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，還包括譯碼器；所述譯碼器的輸入端連接所述 CPU的GPIO 口 ，其輸出端與所述驅(qū)動設(shè)備的使能端相連。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述譯碼器是3/8譯碼器。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述驅(qū)動設(shè)備和所述接口芯片或接口連接器 分別有八個，對應(yīng)相連。
本發(fā)明的有益效果是依靠硬件實現(xiàn)終端擴展多串口的方法和裝置，穩(wěn)定 性較強，故障概率較小，且一路故障其他線路仍能正常工作，更具穩(wěn)定性。其 特點是依靠簡單的、成本低、價格便宜的分立線性驅(qū)動器件來實現(xiàn)，成本更低， 無需復雜技術(shù)支持，緊急情況下例如救災環(huán)境需要快速、大量部署多串口設(shè)備 的場合，更具有普遍適應(yīng)性。


圖1是本發(fā)明終端擴展多串口的方法的工作流程圖； 圖2是本發(fā)明終端擴展多串口裝置的原理框圖； 圖3是本發(fā)明終端擴展多串口裝置一個實施例的電原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
參見圖l、圖2，本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)成本高、技術(shù)分散性和開發(fā)難度 較大的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種終端擴展多串口的方法，其特征 在于包括如下步驟
(101) 定義CPU的GPIO資源來控制驅(qū)動設(shè)備的使能端；
(102) CPU自身的串口通道連接至驅(qū)動設(shè)備的1/0端口；
(103) 通過驅(qū)動設(shè)備隔離后的輸入輸出連接至物理電平轉(zhuǎn)換芯片；
(104) 配置GPIO位來選通CPU串口連接至目的端口 。 根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述驅(qū)動設(shè)備是74LVC244。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述物理轉(zhuǎn)換芯片是接口芯片或接口連接器。 根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述目的端口的對應(yīng)地址是000至111的其 中之一。
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)成本高、技術(shù)分散性和開發(fā)難度較大的技術(shù)問題 所采用的另一技術(shù)方案是提供一種一種終端擴展多串口裝置，包括CPUl,尤其 是還包括與所述CPU 1雙向連接的多個擴展串口。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述擴展串口包括多個物理電平轉(zhuǎn)換芯片4 和與之雙向連接的驅(qū)動i殳備3。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述驅(qū)動設(shè)備是74LVC244;所述物理電平轉(zhuǎn)換芯片4是接口芯片或接口連接器。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，還包括譯碼器2;所述譯碼器2的輸入端連接 所述CPU 1的GPI0口，其輸出端與所述驅(qū)動設(shè)備3的使能端相連。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所迷譯碼器2是3/8譯碼器。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例，所述驅(qū)動設(shè)備3和所述接口芯片或接口連接器 4分別有八個，對應(yīng)相連。
參見圖2，分立線性驅(qū)動器件74LVC244 31與接口芯片/接口連接器41， 74LVC244 32與接口芯片/接口連接器42, 7札VC244 38與接口芯片/接口連接器 48以及其它分立線性驅(qū)動器件7札VC244與接口芯片/接口連接器分別對應(yīng)相連， 組成8組，所述分立線性驅(qū)動器件74LVC244 31、 74LVC244 32以及74LVC244 38 分別與3/8譯碼器相連，實現(xiàn)多接口擴展。
實用中，本發(fā)明結(jié)合一款簡單的8位單片機來闡述具體的實現(xiàn)方法。通過控 制8位單片機處理器，即圖2和圖3中的CPU自身的通用IO口 (GPIO)來作為選通 控制74LVC244等分立線性驅(qū)動器件，如果CPU自身的可利用GPIO資源有限，可通 過比如74LVC138 (3/8譯碼器)等多路轉(zhuǎn)換器來擴展資源。CPU自身的一路串口 通道連接至74LVC244設(shè)備的收發(fā)一側(cè)，另一側(cè)輸入輸出連結(jié)至接口電平轉(zhuǎn)換芯 片或驅(qū)動芯片，實現(xiàn)對外的物理連接。
如圖1所示，首先定義好CPU的GPIO口，設(shè)定GPIO口為輸出狀態(tài)，選擇采用 3/8譯碼器來擴展輸出，節(jié)省CPU自身IO口資源。
定義3個通用I0口輸出為000、 001、 010、 011、 100、 101、 110、 111，分別 標識各個對應(yīng)的串口擴展地址。
當GPIO輸出值為OOO時，經(jīng)譯碼器轉(zhuǎn)換后輸出YO為低電平，其他Y1至Y7為輸 出高電平，以此類推，當選者GPIO輸出為001時，對應(yīng)Y1為低電平，其他端口輸 出為高電平。
將Y0至Y7連接至各74LVC244的設(shè)備使能腳，確定為低電平使能有效。當選 定GPIO輸出為GOO時，經(jīng)譯碼器輸出后YO為低電平，此時即選通所連接的驅(qū)動器 件，使能其有效。其他接口以此類推。
如圖3所示，根據(jù)線性驅(qū)動分立器件的特性，有兩路獨立使能控制部分，分 別對應(yīng)關(guān)系為1A1 ~ 1A4, 1Y1 1Y4; 2A1 ~ 2A4, 2Y1 ~ 2Y4; EN1和EN2.其中A、 Y 分別為線性輸入輸出腳，EN為使能端口，低電平有效。等控制選擇YO輸出低電 平時，使能一路線性驅(qū)動，例如使能EN1為低電平，此時輸入A與輸出Y的邏輯關(guān) 系為1Y1-1A1， 1Y2-1A2， 1Y3-1A3， 1Y4-1A4。將CPU自身串口的基本通訊鏈路TXD、 RXD分別連結(jié)至各個分立的線性驅(qū)動芯 片部分，例如TXD連結(jié)至1A1， RXD連結(jié)至1Y2，考慮增加流控功能，按照同樣的 方法，增加連接RTS至相同部分的其他空余線性鏈路上即可，此例為將RTS連結(jié) 至1A3， CTS連結(jié)至1Y4.此例中1Y1為經(jīng)過分立器件隔離后輸出的串口數(shù)據(jù)發(fā)送^: TXDO， 1A2為對應(yīng)的接口電平轉(zhuǎn)換芯片輸出的外部設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)送，對應(yīng)此為RXDO.
CPU輸出的串口數(shù)據(jù)TTL電平經(jīng)接口芯片轉(zhuǎn)化為通訊RS2 32電平后通過物理 連接端子與外部設(shè)備相連，實現(xiàn)物理意義上的數(shù)據(jù)通訊。
本專利的關(guān)鍵點是實現(xiàn)了一種終端擴展多串口的方法和裝置，其中發(fā)明提 到的串口不局限于232、 484、 422、 TLL中的一種。整體方案是通過一些簡單的、 價格低廉的分立線性驅(qū)動芯片來實現(xiàn)的，技術(shù)方案簡潔，解決同樣的技術(shù)問題 更具實用性。本發(fā)明要保護的就是用簡單的分立線性驅(qū)動芯片來實現(xiàn)分時擴展, 以及實現(xiàn)串口擴展的電路連接方法。
本發(fā)明針對實現(xiàn)成本和技術(shù)實現(xiàn)難易程度上，提出特別適合在采用低端處 理器實現(xiàn)串口或者RS485接口通訊基礎(chǔ)上，實現(xiàn)串口的復用。
本發(fā)明的實現(xiàn)方案是依靠硬件的實現(xiàn)，穩(wěn)定性較強， 一般情況下出現(xiàn)故障 的幾率較小，且一路故障其他線路仍能正常工作，因此更具穩(wěn)定性。除此之外， 我們的實現(xiàn)方案中只是依靠簡單的、成本低、價格便宜的分立線性驅(qū)動器件來 實現(xiàn)，比使用可編程控制邏輯芯片成本更低，技術(shù)更簡潔，
上述的詳細描述^f又是示范性描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明所保護 的范圍和精神的情況下，可根據(jù)不同的實際需要做出各種具體變換和推演，仍 屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種終端擴展多串口的方法，其特征在于包括如下步驟(101)定義CPU的GPIO資源來控制驅(qū)動設(shè)備的使能端；(102)CPU自身的串口通道連接至驅(qū)動設(shè)備的I/O端口；(103)通過驅(qū)動設(shè)備隔離后的輸入輸出連接至物理電平轉(zhuǎn)換芯片；(104)配置GPIO位來選通CPU串口連接至目的端口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的終端擴展多串口的方法，其特征在于 所述驅(qū)動設(shè)備是7札VC244。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的終端擴展多串口的方法，其特征在于 所述物理轉(zhuǎn)換芯片是接口芯片或接口連接器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的終端擴展多串口的方法，其特征在于 所述目的端口的對應(yīng)地址是000至111的其中之一。
5. —種終端擴展多串口裝置，包括CPU(l),其特征在于 還包括與所述CPU (1)雙向連接的多個擴展串口 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的終端擴展多串口裝置，其特征在于 所述擴展串口包括多個物理電平轉(zhuǎn)換芯片(4)和與之雙向連接的驅(qū)動設(shè)備 (3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的終端擴展多串口裝置，其特征在于 所述驅(qū)動設(shè)備是74LVC244;所述物理電平轉(zhuǎn)換芯片(4)是接口芯片或接口連接器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的終端擴展多串口裝置，其特征在于 還包括譯碼器(2);所述譯碼器(2)的輸入端連接所述CPU (1)的GPIO 口 ，其輸出端與所述驅(qū)動設(shè) 備(3)的使能端相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的終端擴展多串口裝置，其特征在于 所述譯碼器(2)是3/8譯碼器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的終端擴展多串口裝置，其特征在于 所述驅(qū)動設(shè)備(3)和所述接口芯片或接口連接器(4)分別有8個，對應(yīng)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用串口傳輸?shù)臄?shù)字電路技術(shù)，尤其是涉及一種串口擴展的方法和裝置。本發(fā)明一種終端擴展多串口的方法，包括如下步驟(101)定義CPU的GPIO資源來控制驅(qū)動設(shè)備的使能端；(102)CPU自身的串口通道連接至驅(qū)動設(shè)備的I/O端口；(103)通過驅(qū)動設(shè)備隔離后的輸入輸出連接至物理電平轉(zhuǎn)換芯片；(104)配置GPIO位來選通CPU串口連接至目的端口。本發(fā)明一種終端擴展多串口裝置，包括CPU，尤其是還包括與所述CPU雙向連接的多個擴展串口。本發(fā)明的有益效果是依靠硬件實現(xiàn)終端擴展多串口的方法和裝置，穩(wěn)定性較強，故障概率較小，且一路故障其他線路仍能正常工作，更具穩(wěn)定性。
文檔編號G06F13/40GK101303680SQ200810067770
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者波 馮 申請人:深圳市宏電技術(shù)股份有限公司