CN102279826A - 一种串口复用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种串口复用装置，包括依次连接的R232接口模块、控制处理模块、串口扩展模块和扩展接口模块，其中，R232接口模块与计算机相连，扩展接口模块与外部设备相连，串口扩展模块用于将一个母串口扩展为多个子串口，控制处理模块用于控制所述的串口扩展模块实现串口复用，通过地址总线和控制线与串口扩展模块相连。通过本串口复用装置可以实现一路串口复用为多路，极大节省了资源。同时，可以实现串口切换功能，可以最大程度上避免热插拔，且串口切换实现更容易。
Description
技术领域：
本发明涉及串口扩展领域，尤其涉及一种计算机串口的扩展复用。
背景技术：
RS232标准的串口在实际中被广泛应用。一般情况下，一台计算机往往只有一个RS232标准的外部串口接口。在我们的实际应用中，尤其是在利用计算机进行研发调试时，由于目前的单板往往不止一个调试串口，而且常常需要在不同的调试串口间频繁的进行切换。如果每次切换时都对单板就行掉电，不仅浪费大量的时间，有时也不允许对单板进行掉电，因此在切换串口时只能热插拔，而大量且频繁的热插拔很容易损坏计算机上的串口接口。另外，有时需要同时使用多个串口接口，这对于只有一个外部串口接口的计算机来说就更是不可能了。
因此很需要一个简单易用、不用热插拔就可以在不同串口间进行切换、并且可以把一路串口复用为多路串口的装置。
发明内容
为了解决现有技术中计算机外部串口接口数量少且由于频繁热插播而被损坏的问题，本发明提供了一种串口复用装置，具体包括
一种串口复用装置，包括依次连接的R232接口模块、控制处理模块、串口扩展模块和扩展接口模块，其中，R232接口模块与计算机相连，扩展接口模块与外部设备相连，串口扩展模块用于将一个母串口扩展为多个子串口，控制处理模块用于控制串口扩展模块实现串口复用，通过地址总线和控制线与串口扩展模块相连。
进一步地，控制处理模块还用于控制串口扩展模块实现串口切换，其中，控制处理模块通过不同的置位来控制串口扩展模块实现串口复用或串口切换。
进一步地，控制处理模块用MS51系统来实现，通过软件模拟串口的方式实现串口复用和串口切换两种不同模式的选择，以及不同模式下串口通道的选择。
进一步地，软件模拟串口通过中断法实现。
进一步地，串口扩展模块用GM8125通用异步串口扩展芯片来实现，由MC51的输入输出接口接GM8125的模式控制管脚选择串口扩展模式。
进一步地，由MC51的输入输出接口接GM8125的模式控制管脚选择串口扩展模式，具体为：当要实现串口复用时选择多通道工作模式，当要进行串口切换时选择单通道工作方式。
进一步地，R232接口模块和扩展接口模块由R232接口芯片和串口插座来实现。
有益效果
通过本发明提供的串口复用装置，可以实现一路串口复用为多路，极大节省了资源。同时，可以实现串口切换功能，可以最大程度上避免热插拔，且串口切换实现更容易。
附图说明
图1为本发明的一个串口复用装置实施例的结构图
具体实施方式
实施例1
本实施例公开了一种串口复用装置，如图1所示，该装置包括：与计算机接口的R232接口模块、控制处理模块、串口扩展模块和扩展接口模块，各模块间依次相连。
与计算机接口的R232接口模块是R232标准的串口接口，该接口确保控制处理模块与计算机间的正常通信。该接口由普通的R232接口芯片和3线的串口插座实现。
控制处理模块用软件模拟串口的方式实现与串口扩展模块间的串口通信，通过模拟串口对串口扩展模块进行设置，实现串口复用和串口切换两种不同模式的选择，以及不同模式下串口通道的选择。
串口扩展模块主要是把一个母串口扩展为几路子串口，实现串口的扩展，通过设置芯片的工作方式来实现串口的复用和串口切换2种功能。
扩展接口模块完成和外部设备的串口接口，主要由R232接口芯片和串口插座实现。
实施例2
本实施例中R232接口模块通过串行总线与控制处理模块连接，控制处理模块通过地址总线、串行总线和控制线与串口扩展模块相连，实现串口复用和串口切换，从而与扩展接口模块相连。
本实施例中控制处理模块主要由MC51小系统实现。MC51小系统除了需要一个串口和计算机的接口通信外，还需要一个串口与串口扩展模块连接，实现对串口扩展模块的控制以及和串行扩展模块间的数据交互。但一般的51系列只提供一个串口，另一个串口通过软件进行模拟实现。
本实施例所说的模拟串口，就是利用MC51的输入输出引脚，本实施例中选择P1.0，对P1.0置1或0分别代表高低电平，也就是串口通信中所说的位。如起始位用低电平，则将其置0，停止位为高电平，则将其置1，各种数据位和校验位则根据情况置1或置0。至于串口通信的波特率，实际上是每位电平持续的时间，波特率越高，持续的时间越短。单片机的延时是通过执行若干条指令来达到目的的，因为每条指令为1-3个指令周期，可是通过若干个指令周期来进行延时。MC51小系统采用11.0592M的晶振。在此频率下每个指令周期的时间为(12/11.0592)us，那么波特率为9600BPS，则每位要间隔的指令周期数＝(1000000/9600)/(12/11.0592)＝96，刚好为一整数。如果波特率为4800BPS则为96x2＝192，如为115200BPS则为8，刚好为整数个指令周期。
本实施例中用中断法实现串口模拟。设置计数器值为256-96＝140，十六进制为0xA0，当计数器溢出时产生一次中断，当产生中断时就在中断程序中置标志，程序不断的查询该标志来决定是否发送或接收下一位，程序中还需对中断进行初始化，同时编写中断程序。本程序使用Timer0中断。
本实施例中串口扩展模块主要是把一个母串口扩展为5路子串口，实现串口的扩展，通过设置芯片的工作方式来实现串口的复用和免热插拔的串口切换2种功能，主要由GM81251扩5的通用异步串口扩展芯片完成。GM8125可以将一个全双工的标准串口扩展成5个标准串口，由MC51的输入输出接口接GM8125的模式控制管脚选择串口扩展模式：单通道工作模式和多通道工作模式。当要实现串口复用时选择多通道工作模式，当要进行串口切换时选择单通道工作方式。选择了扩展模式后，用芯片的地址线选择希望和母通道通信的子通道。再由MC51通过GM8125的模式控制管脚和地址线共同设置芯片的工作方式，设置MS为“0“、STADD2～0为“000”，向芯片的功能寄存器写命令字，来控制串口收发数据的帧长和波特率。
扩展接口模块完成和外部设备的串口接口，主要由R232接口芯片和串口插座实现。因为串口扩展模块扩展出5个子串口，因此扩展接口模块也对应有5个串口接口。
实施例3
本实施例中串口复用装置用做免热插拔的串口切换器。用MC51的输入输出接口控制GM8125的MS管脚，置高，串口扩展模块工作在单通道模式下，用3根输入地址线和3根输出地址线选择希望和母口通信的子口，输入输出地址线选择同一个子串口与母串口通信。在单通道工作模式下，母口和子通道是直通的，二者的波特率和帧长都是一样的。这样当需要切换串口的时候，只需要通过软件修改GM8125的输入输出地址线来改变串行通路，实现串口间的免插拔切换。
做串口切换器用时，当需要串口切换时，特别是在单板或者所连设备带电的情况下，不用进行热插拔，只需用软件来选择控制串口通道就可以实现串口的切换，可以最大程度上避免热插拔对计算机串口的损坏；另外当调试设备置于高低温试验箱中时，特别是在低温时，不允许开箱，是切换串口更加的困难和不方便。使用本实例装置，只需要在计算机上发命令就可以实现串口通道的切换，不仅保护了设备，也带来极大的方便。
本实施例中串口复用装置用做串口扩展器。通过MS51的输入输出接口置GM8125的MS管脚，置低，串口扩展模块工作在多通道模式下。发送数据前，先使用配置命令字写芯片的工作方式寄存器，设置母串口和子串口工作的波特率和帧长。母串口的波特率为子串口的6倍，如果5个子串口不是同时复用，需要在母串口端发送完进行延时，保证子串口断的数据正常发送。同样数据的收发通道仍然是通过输入输出地址线来选择控制。这样一路串口就可以扩展成最多5路串口同时使用。
做串口扩展器时，不用再加串口卡就可以实现一路串口到最多五路串口的复用，极大了节省了资源。
本实施例可以很方便的通过软件配置来实现串口切换器和串口扩展器两种功能间的切换。
Claims (7)
1.一种串口复用装置，其特征在于，包括依次连接的R232接口模块、控制处理模块、串口扩展模块和扩展接口模块，其中，所述的R232接口模块与计算机相连，所述的扩展接口模块与外部设备相连，所述的串口扩展模块用于将一个母串口扩展为多个子串口，所述的控制处理模块用于控制所述的串口扩展模块实现串口复用，通过地址总线和控制线与串口扩展模块相连。
2.如权利要求1所述的串口复用装置，其特征在于，所述的控制处理模块还用于控制所述的串口扩展模块实现串口切换，其中，所述控制处理模块通过不同的置位来控制串口扩展模块实现串口复用或串口切换。
3.如权利要求2所述的串口复用装置，其特征在于，所述的控制处理模块用MS51系统来实现，通过软件模拟串口的方式实现串口复用和串口切换两种不同模式的选择，以及不同模式下串口通道的选择。
4.如权利要求3所述的串口复用装置，其特征在于，所述的软件模拟串口通过中断法实现。
5.如权利要求2所述的串口复用装置，其特征在于，所述的串口扩展模块用GM8125通用异步串口扩展芯片来实现，由MC51的输入输出接口接GM8125的模式控制管脚选择串口扩展模式。
6.如权利要求5所述的串口复用装置，其特征在于，所述由MC51的输入输出接口接GM8125的模式控制管脚选择串口扩展模式，具体为：当要实现串口复用时选择多通道工作模式，当要进行串口切换时选择单通道工作方式。
7.如如权利要求1至6任一项所述的串口复用装置，其特征在于，所述的R232接口模块和扩展接口模块由R232接口芯片和串口插座来实现。
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