CN101582928A - 应用于单板与外围设备通讯的适配装置及其数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于单板与外围设备通讯的适配装置及其数据传输方法，该装置包括与单板之间的固定硬件接口、主控制单元、与外围设备之间的硬件接口组；与单板之间的固定硬件接口，用于与单板相连，建立适配装置与单板的数据通道；与外围设备之间的硬件接口组，包括至少一种硬件接口，用于与外围设备相连，建立适配装置与外围设备的数据通道；主控制单元，用于存储各种外围设备的驱动程序，根据所连接的外围设备选择装载相应的驱动程序，通过与单板之间的固定硬件接口及与外围设备之间的硬件接口在单板和外围设备之间传输数据。采用本发明，可在多厂家设备兼容设备上节省相当多的人力、物力、财力和时间，同时提高了设备的可靠性，降低了生产和开发的成本。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种应用于单板与外围设备通讯的适配装置及其数据传输方法。
背景技术
在单板的开发与研制过程中，由于各种原因，很多外围功能模块不能只选用一个厂家的一种产品，这样无论从单板的稳定性和可靠性方面考虑，还是为节约成本考虑，或者为产品的延续性做长久的打算，都是一种欠妥的做法。所以业界通用的做法是同时选用两个或者两个以上厂家提供功能类似的器件，在单板上做兼容设计，使得单板同时支持这些器件。
但是在实际的设计开发中经常会发现，由于厂家不同，厂家选用的接口、通讯方式、通讯协议等多方面的差别相当的大。这样在研制的过程中不可避免的就是随着供货厂家的增加，硬件上的兼容板的数量不断地增加、软件上的代码量的无限制地增加、测试人员反复重新测试同样的内容。这样不仅仅造成开发人员花费在无限制的兼容兼容再兼容上的时间和精力的浪费，而且对于节约成本也产生了非常不利的影响。更可怕的是在兼容的过程中常常会引入一些新的问题，影响到原有已经调试好的代码，如：兼容了新的设备，但是对原来已经定型了的设备驱动产生影响，造成原来工作正常的设备更新软件后不能正常工作。
考虑到对于开发最简单的方法，就是统一各个厂家的接口规范。但是，这项工作是一件难以完成的事情，除非订制器件或者订货量超大，足以使所有厂家甘心为此重新开发设计一套接口规范以供使用。因而上面两种方法均存在较大的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简单易实现的应用于单板与外围设备通讯的适配装置及其数据传输方法。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种应用于单板与外围设备通讯的适配装置，包括：与单板之间的固定硬件接口、主控制单元、与外围设备之间的硬件接口组；
所述与单板之间的固定硬件接口，用于与单板相连，建立适配装置与单板的数据通道；
所述与外围设备之间的硬件接口组，包括至少一种硬件接口，用于与外围设备相连，建立适配装置与外围设备的数据通道；
所述主控制单元，用于存储各种外围设备的驱动程序，根据所连接的外围设备选择装载相应的驱动程序，通过与单板之间的固定硬件接口及与外围设备之间的硬件接口在单板和外围设备之间传输数据。
其中，所述主控制单元包括：与单板之间的软件驱动接口和与外围设备之间的软件驱动接口；
所述与单板之间的软件驱动接口，用于按照统一的通讯协议通过与单板之间的固定硬件接口和单板进行通讯；
所述与外围设备之间的软件驱动接口，用于根据外围设备的不同选择装载相应的驱动程序，按照相应的通讯协议通过与外围设备之间的硬件接口和外围设备进行通讯。
其中，所述与单板的固定接口为高级数据链路控制通道接口、通用异步串口或者双端口RAM接口。
其中，所述与外围设备的接口组包括：高级数据链路控制通道接口、通用异步串口、双端口RAM接口、内部集成电路总线接口及串行外围设备接口。
一种如上所述适配装置的数据传输方法，包括以下步骤：
(1)获取与其连接的外围设备的环境参数；
(2)根据环境参数选择装载与所述外围设备相应的驱动程序；
(3)扫描与单板连接的固定硬件接口及与外围设备连接的硬件接口，若所述硬件接口接收到来自单板/外围设备的报文，则将该报文解析并翻译后发送给外围设备/单板。
其中，所述步骤(1)中的环境参数包括：外设器件类型、通讯方式及通讯协议。
其中，所述步骤(3)进一步包括，若接收到来自单板的报文，则解析此报文，并根据所连接的外围设备选择相应的驱动设备和通讯协议，按此协议重新组织报文并将其下发给外围设备；若接收到来自外围设备的报文，则先解析此报文，并将其按照单板的通讯协议重新组织报文，再将该报文上报给单板。
本发明具有以下有益效果：
1)采用本发明的适配装置，单板软件的兼容工作减少了很多。由于单板与适配装置间采用统一的通讯接口和协议，单板软件只要支持此一种的接口即可，避免了无休止的升级单板软件带来的新问题和反复构建产生的流程上的麻烦，保持了单板软件长时间的稳定性和一致性。
2)采用本发明的适配装置，驱动程序员不必要过多的考虑新设备驱动对单板软件应用程序产生的影响，可以将重点精力放到驱动的编写过程中，仅需要考虑需要向单板提供功能接口函数如何实现即可，大大削减了软件编写和调试过程中所耗费的时间。
3)由于适配装置可以对外围设备提供丰富的接口，而对单板接口是一致的，所以硬件人员仅需要简单的将外设需要的接口直接引到适配装置相应的接口即可，大大减少了设计难度和硬件研发和生产成本。
4)对于测试人员，由于本发明仅在适配程序上有了很少的增加且不会影响到适配程序的其它部分，单板上的应用程序在兼容过程中没有发生任何变化，这样测试就由复杂的单板转向了简单并且改动很少的适配装置上，同时仅需要考虑测试模块实现需求功能即可，测试时间也大大降低。
因此，采用本发明，可在多厂家设备兼容设备上节省相当多的人力、物力、财力和时间，同时设备的可靠性、一致性得到了大幅度的提高，生产和开发的成本却随之下降了很多。
附图说明
图1是本发明实施例中适配装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中适配装置的数据传输方法流程图。
具体实施方式
本发明所提出的适配装置主要包括三部分：与单板之间的固定硬件接口、主控制单元、与外围设备之间的硬件接口组；
其中，与单板之间的固定硬件接口，用于与单板相连，建立适配装置与单板的数据通道；与外围设备之间的硬件接口组，包括至少一种硬件接口，这些接口符合不同的接口规范，用于与不同的外围设备相连，建立适配装置与外围设备的数据通道；主控制单元，用于存储各种外围设备的驱动程序，根据所连接的外围设备选择装载相应的驱动程序，通过与单板之间的固定硬件接口及与外围设备之间的硬件接口在单板和外围设备之间传输数据。
上述适配装置的数据传输方法为：
首先，获取与其连接的外围设备的环境参数；
其次，根据环境参数选择装载与所述外围设备相应的驱动程序；
然后，扫描与单板连接的固定硬件接口及与外围设备连接的硬件接口，若所述硬件接口接收到来自单板/外围设备的报文，则将该报文解析并翻译后发送给外围设备/单板。
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
请参阅图1，本实施例中的适配装置包括：
A部分：为适配装置的主控制单元，连接B部分与C部分，作为B与C的桥梁，它根据外设的不同选择装载相应外围设备的驱动程序，充当单板与外围设备之间的交换媒质。在工作时，在A部分上运行D部分适配软件，按照与单板统一的通讯协议和接口，接收单板发送来的命令，并且将此命令解析为外围设备遵守的协议，通过C部分硬件接口下发给外围设备；待外围设备做出相应的操作并且应答后，通过C部分硬件接口返回给适配装置，A部分再将应答结果以统一的单板通讯协议回报给单板，至此，一个数据交换周期结束。
B部分：为单板与适配装置之间的固定硬件接口，与单板和A部分分别连接。B部分可以采用固定的硬件接口，如UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步串口)、HDLC(High Level Data Link Control，高级数据链路控制通道)或DPRAM(Dula-port ram，双端口RAM)接口，从而达到单板与适配装置接口的一致性。如图所示，B与A之间的数据流是双向的。
C部分：为适配装置与外围设备之间的硬件接口组，与A部分和外围设备分别连接。与B部分不同的是，C部分由于需要兼容多厂家的多种不同通讯接口和通讯协议，所以需要提供尽可能多的不同规范的接口，如：UART接口、HDLC接口、DPRAM接口、I2C(Inter-IntegratedCircuit，内部集成电路总线)接口、SPI(Serial Peripheral Interface，串行外围设备接口)等。该部分的主要功能是作为外设和适配装置的硬件驱动接口。如图所示，C与A之间的数据流是双向的。
D部分：包括适配装置与单板之间的软件驱动接口和与外围设备之间的软件驱动接口。其中，与单板之间的软件驱动接口，按照统一的接口协议与单板通讯；与外围设备之间的驱动接口，可以参照外围设备的提供的技术文档，编写对应的驱动程序，通过软件或者硬件的选择切换，选用相应的驱动，实现外围设备与单板的适配功能。
该装置可以实现多厂家外设的兼容，主要的操作过程是这样的：首先单板软件根据规定的统一的通讯协议下发报文给适配装置，适配装置解析报文并且根据所安装的外围设备的不同选用适当的硬件驱动设备、通讯协议，然后重新组织报文，下发给外围设备；外围设备接收到报文并且执行要求的相应动作后返回执行结果。适配装置接收到执行结果解析后构成单板可识别的报文并返回给单板。
请参阅图2，该图所示为上述适配装置的数据传输方法：
201、适配装置应用软件正常启动后获取外围设备的环境参数，如：选定外设器件类型，通讯方式，通讯协议。
202、根据外部环境选择适当的外设驱动程序以供接下来的操作。
203、扫描与单板之间的硬件接口，若有命令传来，则转入步骤205；若没有，则继续下一步。
204、扫描与外围设备之间的硬件接口，若有外围设备主动上报的报文，则转入步骤207；若没有，则返回步骤203。
205、解析并翻译报文，下发给外设。
206、等待外围设备返回报文并且回传给单板，同时转入步骤203。
207、解析并翻译报文，上报给单板，如果需要回复报文则等待单板回复，并将所回复的报文下发给外围设备，之后转入步骤203；如果不需要回复，则直接转入步骤203。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1、一种应用于单板与外围设备通讯的适配装置，其特征在于，包括：与单板之间的固定硬件接口、主控制单元、与外围设备之间的硬件接口组；
所述与单板之间的固定硬件接口，用于与单板相连，建立适配装置与单板的数据通道；
所述与外围设备之间的硬件接口组，包括至少一种硬件接口，用于与外围设备相连，建立适配装置与外围设备的数据通道；
所述主控制单元，用于存储各种外围设备的驱动程序，根据所连接的外围设备选择装载相应的驱动程序，通过与单板之间的固定硬件接口及与外围设备之间的硬件接口在单板和外围设备之间传输数据。
2、如权利要求1所述的应用于单板与外围设备通讯的适配装置，其特征在于，所述主控制单元包括：与单板之间的软件驱动接口和与外围设备之间的软件驱动接口；
所述与单板之间的软件驱动接口，用于按照统一的通讯协议通过与单板之间的固定硬件接口和单板进行通讯；
所述与外围设备之间的软件驱动接口，用于根据外围设备的不同选择装载相应的驱动程序，按照相应的通讯协议通过与外围设备之间的硬件接口和外围设备进行通讯。
3、如权利要求1或2所述的应用于单板与外围设备通讯的适配装置，其特征在于，所述与单板的固定接口为高级数据链路控制通道接口、通用异步串口或者双端口RAM接口。
4、如权利要求1或2所述的应用于单板与外围设备通讯的适配装置，其特征在于，所述与外围设备的接口组包括：高级数据链路控制通道接口、通用异步串口、双端口RAM接口、内部集成电路总线接口及串行外围设备接口。
5、一种如权利要求1所述适配装置的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取与其连接的外围设备的环境参数；
(2)根据环境参数选择装载与所述外围设备相应的驱动程序；
(3)扫描与单板连接的固定硬件接口及与外围设备连接的硬件接口，若所述硬件接口接收到来自单板/外围设备的报文，则将该报文解析并翻译后发送给外围设备/单板。
6、如权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述步骤(1)中的环境参数包括：外设器件类型、通讯方式及通讯协议。
7、如权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步包括，若接收到来自单板的报文，则解析此报文，并根据所连接的外围设备选择相应的驱动设备和通讯协议，按此协议重新组织报文并将其下发给外围设备；若接收到来自外围设备的报文，则先解析此报文，并将其按照单板的通讯协议重新组织报文，再将该报文上报给单板。
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