專利名稱：串口集線器的制作方法
技術領域：
本實用新型 涉及通訊技術領域，特別涉及一種串口集線器。
背景技術：
目前由于電腦的開發(fā)日新月異，電腦后端的接口的變化也越來越快。新一代的 電腦，后端僅有一個串口。但是在很多行業(yè)中，僅僅有一個串口是遠遠無法滿足需求 的。在這種情況下，為了使一個串口可以連接更多的串口設備，常常使用具有多個 輸出端的集線器進行轉接，這樣就能使一個串口連接多個串口設備。但是，現有的集線 器卻無法解決串口通訊中普遍存在一些問題1、由于數據的傳輸在前后兩個設備會存在細微的差異，從而產生誤碼，特別在 設備全速傳輸時，誤碼率會非常高，因而造成現有的串口無法全速運行，這樣導致在一 些高可靠性的行業(yè)無法使用。2、串口僅支持單一的波特率，這樣就使得某些特定的設備無法適用，大大限制 了應用領域。而在一些行業(yè)中，如果串口數量不夠的話，那么只能淘汰電腦，特定購買指定 的帶多個串口的電腦，令每一個設備獨立針對一個串口，但是這樣就增加了電腦的購置 成本。綜上所述，現有的串口集線器存在通訊速度低、誤碼率高、適用范圍小的問 題。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種串口集線器，以解決現有的串口集線器存在通訊 速度低、誤碼率高、適用范圍小的問題。本實用新型提出一種串口集線器，用于為主機提供多個不同波特率的串行接 口，包括處理單元和串口數據切換單元。處理單元與主機相連。串口數據切換單元與處 理單元相連，并與若干串行端口相連，用于根據處理單元的指令信號切換通訊鏈路或者 設置通訊接口參數，使主機端口與對應串行端口連接。其中，處理單元又進一步包括通 用異步收發(fā)器和時鐘分頻器。通用異步收發(fā)器與主機相連，用于實現與主機的通信，時 鐘分頻器用于獲取不同的采樣頻率，以滿足不同波特率的需求。優(yōu)選的，處理單元為AVR單片機。優(yōu)選的，處理單元為Atmega48單片機。優(yōu)選的，所述串口集線器還包括四個串行端口，均與串口數據切換單元相連。優(yōu)選的，處理單元還包括軟件緩存器，與通用異 步收發(fā)器相連，用于存儲溢出 的數據。優(yōu)選的，處理單元還包括硬件緩存器，與軟件緩存器相連，用于克服軟件緩存器對造成的延時。相對于現有技術，本實用新型的有益效果是1、本實用新型使電腦主機可以同時連接多個不同的串口設備，可以根據設備需 要來變換波特率，且兼容幾乎所有的串口設備，具有很廣的適用范圍。2、本實用新型采用了硬件緩存技術與軟件緩存技術相結合的技術，可以極大地 降低全速通訊時的誤碼率，從而可以保證整個設備的全速傳輸，大大提高了設備的通訊 速率，并使其完全可以應用在高可靠性要求的行業(yè)上。3、本實用新型可以采用AVR單片機等高速器件，可以進一步地提高設備的通訊 速率。

圖1為本實用新型串口集線器的一種實施例架構圖；圖2為本實用新型處理單元11的一種實施例電路圖；圖3為本實用新型串口數據切換單元的一種實施例電路圖。
具體實施方式
請參見圖1，其為本實用新型串口集線器的一種實施例架構圖。此串口集線器包 括處理單元11、串口數據切換單元12和四個串行端口(端口 A、端口 B、端口 C、端口 K)。處理單元11分別連接主機10和串口數據切換單元12，用于處理從主機發(fā)送過來的 數據和指令信號，并對串口數據切換單元12進行控制。串口數據切換單元12是一個通 訊鏈路的矩陣，其分別和四個串行端口相連，用于根據處理單元11的控制信號切換通訊 鏈路或者設置通訊接口參數，使主機10端口與對應串行端口連接。其中，處理單元11又進一步包括通用異步收發(fā)器13、軟件緩存器14硬件緩存 器 15 和時鐘分頻器 16。通用異步收發(fā)器 13 (UniversalAsynchronous Receiver Transmitter, UART)分別與主機10與串口數據切換單元12相連，其實現了與主機之間的通訊。軟件 緩存器14與通用異步收發(fā)器13相連，用于存儲溢出的數據。硬件緩存器15分別與軟件 緩存器14及通用異步收發(fā)器13相連，用于克服軟件緩存器對造成的延時。時鐘分頻器 16用于獲取不同的采樣頻率，以滿足不同波特率的需求。當主機10要針對某個外部設備讀寫時，先將外部設備連接到相應的串行端口， 并通過軟件發(fā)送指令將主機10端口與對應的串行端口連接到一起，建立通訊鏈路，然后 才就可以正常通訊了。而處理單元11是整個設備的指令控制中心，它針對從主機10發(fā) 送過來的數據，分析為指令還是數據，若為指令則進行相應的操作，切換通訊鏈路或者 設置通訊接口參數，同時將指令刪除，確保數據干凈。而串口數據切換單元12則是一個 通訊鏈路的矩陣，由處理單元11來控制通訊鏈路的切換。值得注意的是，為了提高數據的傳輸速度，本實用新型采用了硬件緩存技術與 軟件緩存技術相結合的技術。由于數據在傳輸過程中，前后兩個設備會存在細微的速率 差異，這里的差異就可能會累積起來，導致數據的溢出。因此本實用新型的串口集線器 在傳輸數據流時，首先先經過軟件緩存器14，將溢出的數據暫時存在軟件緩存器14中， 這樣就可以保證數據的不丟包。而又由于軟件對數據的處理速率和硬件對數據的處理速率是存在差異的，這部分的差異，本實用新型是通過硬件緩存器15來解決，因為這種速 率差異是不會累加的，所以采用一個硬件緩存器15就可以克服中間的速率差異。通過硬 件緩存技術與軟件緩存技術相結合的技術，可以極大地降低本實用新型的串口集線器在 全速通訊時的誤碼率，從而可以保證整個設備的全速傳輸，使其完全可以應用在高可靠 性要求的行業(yè)上。另外，由于串口僅支持單一的波特率，因此本實用新型可以通過處理單元11內 部的時鐘分頻器16獲取不同的采樣頻率。當不同波特率的外部設備連接到串口集線器 上時，可以通過時鐘分頻器16分頻出不同的波特率，從而使其與外部設備的波特率相匹 配，然后進行采樣數據或發(fā)送數據。特別的，本實用新型的處理單元11可以采用AVR單片機。由于AVR單片機采 用增強的RISC (Reduced Instruction Set Computing，精簡指令集)結構，使其具有高速處
理能力，在一個時鐘周期內可執(zhí)行復雜的指令，每MHz可實現IMIPS的處理能力，使得 本實用新型的串口集線器可以有很高的通訊速率。請參見圖2，其為本實用新型處理單 元11的一種實施例電路圖。此處理單元11采用的是AVR系列的Atmega48單片機，其 中PD5腳和PD6腳連接到串口數據切換單元12，用來輸出控制信號。請參見圖3，其為本實用新型串口數據切換單元12的一種實施例電路圖。此串 口數據切換單元12采用的是模擬開關CD4052B芯片，其A腳和B腳分別連接處理單元 11，用于接收控制信號來切換通訊鏈路。其RXl Rx4腳作為信號輸入端，通過串行端 口連接外部設備。TXl TX4腳作為信號輸出端，連接外部設備。而信號P3.1則連接 到處理單元11。信號TXl連接主機。本實用新型具有以下優(yōu)點1、本實用新型使電腦主機可以同時連接多個不同的串口設備，可以根據設備需 要來變換波特率，且兼容幾乎所有的串口設備，具有很廣的適用范圍。2、本實用新型采用了硬件緩存技術與軟件緩存技術相結合的技術，可以極大地 降低全速通訊時的誤碼率，從而可以保證整個設備的全速傳輸，大大提高了設備的通訊 速率，并使其完全可以應用在高可靠性要求的行業(yè)上。3、本實用新型可以采用AVR單片機等高速器件，可以進一步地提高設備的通訊 速率。當然，上述僅為本實用新型串口集線器較佳的實現方式，但并不以此限制本實 用新型，各部分可以根據實際需求進行調整。例如串行端口的數量除了四個之外，也可 以根據實際需要增加或減少。波特率的大小可以根據外部設備的需要進行靈活變換。
權利要求1.一種串口集線器，用于為主機提供多個不同波特率的串行接口，其特征在于，包括一處理單元，與主機相連，其又進一步包括一通用異步收發(fā)器，其與主機相連，用于實現與主機的通信；一時鐘分頻器，用于獲取不同的采樣頻率；一串口數據切換單元，與該處理單元相連，并與若干串行端口相連，用于根據該處 理單元的指令信號切換通訊鏈路或者設置通訊接口參數，使主機端口與對應串行端口連 接。
2.如權利要求1所述的串口集線器，其特征在于，該處理單元為AVR單片機。
3.如權利要求1所述的串口集線器，其特征在于，該處理單元為Atmega48單片機。
4.如權利要求1所述的串口集線器，其特征在于，所述串口集線器還包括四個串行端 口，均與該串口數據切換單元相連。
5.如權利要求1所述的串口集線器，其特征在于，該處理單元還包括一軟件緩存器， 與該通用異步收發(fā)器相連，用于存儲溢出的數據。
6.如權利要求1所述的串口集線器，其特征在于，該處理單元還包括一硬件緩存器， 與該軟件緩存器相連。
專利摘要本實用新型提出一種串口集線器，用于為主機提供多個不同波特率的串行接口，包括處理單元和串口數據切換單元。處理單元與主機相連。串口數據切換單元與處理單元相連，并與若干串行端口相連，用于根據處理單元的指令信號切換通訊鏈路或者設置通訊接口參數，使主機端口與對應串行端口連接。其中，處理單元又進一步包括通用異步收發(fā)器和時鐘分頻器。通用異步收發(fā)器與主機相連，用于實現與主機的通信，時鐘分頻器用于獲取不同的采樣頻率，以滿足不同波特率的需求。本實用新型具有通訊速度快、誤碼率低、適用范圍廣的優(yōu)點。
文檔編號G06F13/40GK201796361SQ20102021991
公開日2011年4月13日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權日2010年6月8日
發(fā)明者林明政 申請人:昆山三泰新電子科技有限公司