CN104021105B - 一种基于arm的多功能接口扩展装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的多功能接口扩展装置针对各种常规的总线接口设置对应的物理层处理单元和网络层处理单元，实现总线系列接口以及扩展接口之间的相互扩展；通过设置配置调试单元，实现工作模式的设定以及传输数据的实时呈现，具有较好的可视性与可操作性；通过各总线接口的网络层协议的误码纠错机制，实现原始数据信息的纠错再生，有效降低数据传输的误码率，提高系统整体的性能与可靠性；通过设置扩展接口单元，方便用户测试以及功能扩展，如增加新的下位机设备或者存储器设备，能够实现互联组网，形成人性化和数字化的数据传输环境。

Description

一种基于ARM的多功能接口扩展装置及方法

技术领域

本发明涉及一种能够实现多种接口设备之间数据交互的扩展接口，尤其

涉及一种基于ARM的多功能接口扩展装置及方法。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展,越来越多新兴的接口方式随之产生,个人手提电脑上过去的那些旧式接口,如串口、并口已经被逐渐淘汰,取而代之的是USB接口、网络接口等新兴接口。而由于历史原因大量工业电子设备和许多民用电子产品仍然采用串口、并口等老式接口。这些老式接口已经很难与现在的个人手提电脑进行互联通信,这种情况不利于我们通过个人电脑实现数字化控制,而且这一类老式接口也很难做到长距离传输通信,想通过这些老式接口进行组网互联也是很难办到的。

当前电子通信行业总线标准繁多，各大电子厂商或联盟纷纷推出自己主导定义与设计的总线标准，如国家半导体与德州仪器公司提出的LVDS标准以及菲利普公司提出的I2C标准等。这些标准能维护各电子厂商或联盟的知识产权壁垒，但由于协议标准不统一，对于普通用户在选用不同厂商设计的各种接口的产品进行互连互通时，带来很大不便。繁多的接口为电子通信业系统集成及产品研发带来较大困难。因此，设计一种接口扩展装置以实现业界常用的总线接口(如USB接口、以太网接口、RS系列串口以及CAN总线接口等)以及多种扩展接口(例如SPI、I2C、以及SSP接口)之间的相互扩展显得尤为重要。

在这种情况下,国内外出现了许多解决上述问题的产品。比如市场上随处可见的各种串口转USB、串口转网口等设备,这些产品虽然能在一定程度上解决上述问题,但是仍存在许多的缺点,它们的功能过于单一,只能实现一对一的扩展,且无任何扩展功能,智能化程度低,只能算是一种初级的扩展设备，这些装置设计的主要思路都是一种接口电平标准扩展到另一种接口电平标准的扩展，这只是底层物理层的扩展，并不涉及上层的网络层协议标准的扩展，因此这些装置不能连接具有特定网络层协议标准的设备，此外，现有的接口扩展装置通常不具备配置调试功能，无法实现传输数据的实时呈现和特定工作模式的设定，这也限制了这些装置的应用和发展；当然还有一些设备,如8路串口转网口的设备,这类设备虽然解决了多接口之间的扩展问题,但是却依然无法做到接口之间的互联通信,也无法通过这类设备实现多种具有不同接口的设备之间的组网问题,始终不能满足全部的需要。

基于以上情况,需要设计开发一个接口互联系统,该系统既可实现单板的各接口之间的扩展功能；而且还能够将多个板进行互联组网通信,并通过网口与上层管理PC进行通信。该系统采用了ARM处理器为核心,具有快速的处理能力和较高的性能指标,并且扩展性较好，实现了市面上多种接口之间的相互扩展。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的实施方式，提出了一种基于ARM的多功能接口扩展装置，包括接口互联控制器1、扩展接口单元2、电源配置单元3、总线系接口单元4、配置调试单元5以及配套工作单元6。

根据本发明的实施方式，所述总线系接口单元4包括至少两种总线接口，每一总线接口具有插接组合件和物理层处理单元，各总线接口的插接组合件与其物理层处理单元之间均由各自特定的总线相连，各总线接口的插接组合件与发送数据的上游设备和接收数据的下游设备的标准总线接口相连；

根据本发明的实施方式，接口互联控制器1与总线系接口单元4中的各总线接口的物理层处理单元通过数据总线和控制总线相连，所述接口互联控制器1包括中央处理单元以及与各总线接口对应的网络层处理单元，其中网络层处理单元用于进行对应的网络层协议处理，所述中央处理单元选用ARM芯片；

根据本发明的实施方式，扩展接口单元2，连接接口互联控制器1，用于提供至少一种扩展接口；所述多功能接口扩展装置通过扩展接口单元2联接下位机，并与下位机通信和协同工作；

根据本发明的实施方式，配置调试单元5与接口互联控制器1连接，其包括用户配置单元和呈现单元，用户配置单元用于用户配置工作模式，包括设置输入接口、输出接口、输入接口参数以及输出接口参数；呈现单元用于实时呈现传输数据及其信息；

根据本发明的实施方式，配套工作单元6与接口互联控制器1连接，其包括晶体振荡电路、存储单元1以及存储单元2，所述晶体振荡电路用于为接口互联控制器1提供工作时钟，存储单元1用于实时存储传输数据，存储单元2用于存储操作程序；

根据本发明的实施方式，电源配置单元3，用于为该装置的其它单元提供合适的电压。

根据本发明的实施方式，所述总线系接口单元4包括USB接口、以太网接口、RS系列串口以及CAN总线接口,串口RS具有RS插接组合件和RS物理层处理单元，以太网接口具有以太网插接组合件和以太网物理层处理单元，USB接口具有USB插接组合件和USB物理层处理单元，CAN总线接口具有CAN插接组合件和CAN物理层处理单元。

根据本发明的实施方式，所述接口互联控制器1的中央处理单元为ARM微处理器S3C44B0。

根据本发明的实施方式，扩展接口单元2为一插接组合件，其管脚与所述中央处理单元的特定的总线接口管脚相连。

根据本发明的实施方式，述配置调试单元5的用户配置单元包括外设键盘，呈现单元包括外设显示器，所述用户配置单元负责用户指定工作模式的输入，将各个接口对应坐标通过数字接口传给接口互联控制器1，呈现单元从接口互联控制器1接收需呈现的数据，实时呈现从各总线接口接收到的数据。

根据本发明的实施方式，所述配置调试单元5的用户配置单元和呈现单元为触摸显示屏。

根据本发明的实施方式，配套工作单元6的存储单元1为随机存取存储器(RAM)，存储单元2为闪存(flash)。

根据本发明的实施方式，电源配置单元3包括相连的电源适配器和电源插接组合件，外部交流电通过电源适配器扩展为合适的电压，并通过电源插接组合件提供给该装置的其它单元。

根据本发明的另一实施方式，还提出一种上述基于ARM的多功能接口扩展装置执行接口扩展的方法，包括步骤：

步骤S1，装置上电，接口互联控制器1的中央处理单元从配套工作单元6的存储单元2读取操作程序，用户配置单元呈现用户界面，等待用户设定工作模式；

步骤S2，中央处理单元根据用户设定好的工作模式对输入接口的物理层处理单元、输出接口的物理层处理单元、输入接口的网络层处理单元以及输出接口的网络层处理单元进行相应的参数设定和接口切换；

步骤S3，上游设备发送的数据从输入接口的插接组合件传送到输入接口的物理层处理单元进行对应的物理层处理后，输入接口的网络层处理单元对其进行对应的网络层协议处理，并传送到中央处理单元；

步骤S4，中央处理单元对接收到的数据进行信息统计，并将接收到的数据及其信息传给所述呈现单元实时呈现，同时将接收到的数据增加客户自定义的数据格式以发给输出接口的网络层处理单元；

步骤S5，输出接口的网络层处理单元对数据进行对应的网络层协议处理，并传送到输出接口的物理层处理单元以进行对应的物理层处理，从而最终从输出接口的插接组合件传送到下游设备。

与现有技术相比，本发明提供的多功能接口扩展装置具有以下优点：

1、通过针对各种常规的总线接口设置对应的物理层处理单元和网络层处理单元，实现USB接口、以太网接口、RS系列串口、CAN总线接口以及SPI、I2C、以及SSP接口之间的相互扩展；

2、通过设置配置调试单元，实现工作模式的设定以及传输数据的实时呈现，具有较好的可视性与可操作性；

3、通过各总线接口的网络层协议的误码纠错机制，实现原始数据信息的纠错再生，有效降低数据传输的误码率，提高系统整体的性能与可靠性；

4、通过设置扩展接口单元，方便用户测试以及功能扩展，如增加新的下位机设备或者存储器设备；

5、能够实现互联组网，形成人性化和数字化的数据传输环境。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明的一个实施方式的多功能接口扩展装置的电路结构示意图；

附图2示出了根据本发明的一个实施方式的多功能接口扩展装置中接口互联控制器的工作步骤的流程图；

附图3示出了根据本发明的一个实施方式的多个多功能接口扩展装置进行互联组网的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中呈现了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施例，图1呈现了本发明的多功能接口扩展装置的电路结构示意图。图1中，该多功能接口扩展装置包括接口互联控制器1、扩展接口单元2、电源配置单元3、总线系接口单元4、配置调试单元5以及配套工作单元6。下面结合图1描述各个单元的功能和结构。

总线系接口单元4包括多种总线接口，每一总线接口具有插接组合件和物理层处理单元，其中物理层处理单元用于进行对应的物理层处理。具体地，根据本发明的实施方式，所述总线标准接口单元4可以包括电子通信业内常见的总线标准接口，例如USB接口、以太网接口、RS系列串口以及CAN总线接口。串口RS具有RS插接组合件和RS物理层处理单元，以太网接口具有以太网插接组合件和以太网物理层处理单元，USB接口具有USB插接组合件和USB物理层处理单元，CAN总线接口具有插接组合件和CAN物理层处理单元。各总线接口的插接组合件与其物理层处理单元之间均由各自特定的总线相连。各总线接口的插接组合件可以与发送数据的上游设备和接收数据的下游设备的标准总线接口相连。各总线接口的物理层处理单元包括核心的处理芯片及其外围配套电路，实现各总线接口的物理层处理，如电平扩展、编码格式去除等。

接口互联控制器1与总线系接口单元4连接，具体地，与总线系接口单元4中的各总线接口的物理层处理单元通过数据总线和控制总线相连。接口互联控制器1包括中央处理单元以及与各总线接口对应的网络层处理单元，其中网络层处理单元用于进行对应的网络层协议处理。中央处理单元选用ARM芯片，其上运行操作程序，本系统的ARM芯片采用ARM微处理器S3C44B0,基于ARM7TDMI内核的16/32位RISC处理器,功能强大,目前已广泛应用于手持设备、因特网设备、网络、调制解调设备等领域。相对传统的单片机来说,ARM具有体积小、功耗低、成本低、性能高的优点，它支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,能很好地兼容8/16位器件；指令执行速度更快、寻址方式灵活简单、执行效率高。值得注意的是，各总线接口的网络层处理单元除了可以集成于接口互联控制器1内，还可以作为一个独立的硬件单元置于接口互联控制器1之外。

扩展接口单元2，连接接口互联控制器1，用于提供外扩存储器接口、SPI、I2C、SSP接口等多种扩展接口。扩展接口单元2可以为一插接组合件，其管脚与中央处理单元(在本实施例中为ARM芯片)的特定的总线接口管脚相连。该多功能接口扩展装置通过扩展接口单元2可以联接下位机，并与下位机通信和协同工作，进而扩展和提升性能。扩展接口单元2还可以作为客户自主开发的测试接口，将特定程序数据输出，测试程序设计的正确性。

配置调试单元5与接口互联控制器1连接，其包括用户配置单元和呈现单元。用户配置单元用于用户配置工作模式，包括设置输入接口、输出接口、输入接口参数以及输出接口参数。呈现单元用于实时呈现传输数据及其信息。具体地，用户配置单元包括外设键盘，呈现单元包括外设显示器，作为可替换的优选方案，所述用户配置单元和呈现单元可选用触摸显示屏。所述用户配置单元负责用户指定工作模式的输入，具体就是将各个接口对应坐标通过数字接口传给接口互联控制器1。呈现单元从接口互联控制器1接收需呈现的数据，进而实时呈现从各总线接口接收到的数据。

配套工作单元6与接口互联控制器1连接，其包括晶体振荡电路、存储单元1以及存储单元2。晶体振荡电路用于为接口互联控制器1提供工作时钟，存储单元1用于实时存储传输数据，存储单元2用于存储操作程序。在本实施例中，存储单元1为随机存取存储器(RAM)，存储单元2为闪存(flash)。

根据本发明的一个实施方式，多功能接口扩展装置还可以包括电源配置单元3，用于为该装置的其它单元提供合适的电压。电源配置单元3包括相连的电源适配器和电源插接组合件。外部交流电通过电源适配器31扩展为合适的电压，并通过电源插接组合件提供给该装置的其它单元。当然，电源配置单元3可以具有电源开关，用于选择是否连通电源。

根据本发明的一个实施方式，所述多功能接口扩展装置可以通过触摸显示屏设定用户指定的工作模式，同时可以将特定接口接收到的数据实时呈现，下面具体描述其工作过程。用户将该多功能接口扩展装置上电后，接口互联控制器1运行操作程序，通过控制总线对触摸显示屏进行初始状态设置，使其进入合理的工作状态，同时通过数据总线输出用户界面数据，在显示屏呈现用户界面(GUI)。该界面可呈现当前接收状态信息、数据接收界面以及用户模式设定按钮。当用户观测到该界面时，可接触触摸显示屏的对应模式的按钮区域，触摸显示屏即可将对应模式的信息返还给接口互联控制器1。

接口互联控制器1是本发明的多功能接口扩展装置的核心部件，接下来结合图2具体描述该单元的工作步骤的流程图。

步骤S1，装置开始工作后，接口互联控制器1的中央处理单元从配套工作单元6的存储单元2读取操作程序，使得用户配置单元呈现用户界面，等待用户设定工作模式。

步骤S2，中央处理单元根据用户设定好的工作模式对输入接口的物理层处理单元、输出接口的物理层处理单元、输入接口的网络层处理单元以及输出接口的网络层处理单元进行相应的参数设定和接口切换。其中，输入接口的物理层处理单元和输出接口的物理层处理单元位于接口互联控制器1的外部，对这些物理层处理单元的初始参数设定可以通过接口互联控制器1与这些物理层处理单元之间的控制总线完成。输入接口的网络层处理单元和输出接口的网络层处理单元位于接口互联控制器1的内部，对这些网络层处理单元的初始参数设定可以通过更改内部寄存器设置来实现。此外，还需要对与这些网络层处理单元对应的软件单元进行参数设定，这可以通过更改软件程序标志信息来实现。

步骤S3，上游设备发送的数据从输入接口的插接组合件传送到输入接口的物理层处理单元进行对应的物理层处理后，输入接口的网络层处理单元对其进行对应的网络层协议处理，并传送到中央处理单元。具体地，输入接口的插接组合件接入上游设备后，数据通过该插接组合件以及PCB物理走线传给输入接口的物理层处理单元。输入接口的物理层处理单元进行对应的物理层处理，包括输入接口的电平至接口互联控制器1接受的电平(例如TTL电平或CMOS电平)的扩展和输入接口的总线协议的物理层译码(例如，以太网接口的物理层曼彻斯特码)。数据经过输入接口的物理层处理单元完成物理层处理后，通过特定的数据总线传给接口互联控制器1中输入接口的网络层处理单元。输入接口的网络层处理单元进行对应的网络层协议处理，包括根据定义的总线协议参数去除帧协议信息(如以太网中的TCP/IP协议)以恢复原始传输数据。优选地，输入接口的网络层处理单元还按照协议标准进行解码校验并对出错数据进行一定的纠错。之后，输入接口的网络层处理单元将数据及其传输状况信息传给中央处理单元。

步骤S4，中央处理单元对接收到的数据进行信息统计，并将接收到的数据及其信息传给所述呈现单元实时呈现，同时将接收到的数据增加客户自定义的数据格式以发给输出接口的网络层处理单元。具体地，中央处理单元统计接收到的数据的帧数目以及误码比率等信息，并与接收到的数据一起，通过数据总线传给配置调试单元5的显示屏实时呈现。在此过程中，为了保证实时呈现和信号的无帧丢失，可以将部分数据暂时存储于配套工作单元6中的随机存取存储器中。同时，中央处理单元负责用户指定的接口间的联接与切换，将接收的数据增加客户自定义的数据格式后，并发给客户指定的输出接口的网络层处理单元。此外，中央处理单元优选为可以与上游设备通信，若中央处理单元接收到输入接口的网络层处理单元发出的传输错误信息，即可按照协议标准与上游设备进行通信，通过握手交互，指示上游设备进行信息重传，保证数据链路的完整性与可靠性。中央处理单元还可以进行用户自定义协议层处理，当接口互联控制器1被配置成用户自定义模式后，中央处理单元将负责用户自定义协议处理，满足客户性能扩展要求，增强产品在特殊应用场景的可靠性。

步骤S5，输出接口的网络层处理单元对数据进行对应的网络层协议处理，并传送到输出接口的物理层处理单元以进行对应的物理层处理，从而最终从输出接口的插接组合件传送到下游设备。具体地，输出接口的网络层处理单元对数据重新添加网络层协议和编码校验信息，然后通过数据总线传给输出接口的物理层处理单元。在输出接口的物理层处理单元进行对应的物理层协议处理，包括接口互联控制器1发射的电平(例如TTL电平或CMOS电平)至输出接口的电平的扩展和输出接口的总线协议的物理层编码。输出接口的物理层处理单元完成物理层处理后，通过特定的数据总线，传给输出接口的插接组合件。输出接口的插接组合件通过接口电缆联接下游设备，完成数据发射。

接下来，以在串口RS232(输入接口)和串口RS485(输出接口)之间的扩展作为一个实施方式来说明本发明的多功能接口扩展装置的整个工作流程。应当注意的是，该实施例描述的接口扩展只在一对一的两个接口之间，但在其它实施例中，扩展的应用情况还包括一对多以及多对多的接口并行传输等。

接口互联控制器1中的中央处理单元根据用户通过配置调试单元5设定的工作模式(包括输入接口、输出接口、输入接口参数以及输出接口参数等)，对RS232物理层处理单元、RS485物理层处理单元、RS232网络层处理单元以及RS485网络层处理单元进行相应的参数设定和接口切换，准备扩展从串口RS232接收的数据。其中，对接口互联控制器1外的RS232物理层处理单元和RS485物理层处理单元的初始参数设定可以通过接口互联控制器1与这些物理层处理单元之间的控制总线完成。对接口互联控制器1内部的RS232网络层处理单元和RS485网络层处理单元的初始参数设定可以通过更改内部寄存器设置来实现，同时对相应的软件单元的参数设定可以通过更改软件程序标志信息实现。

当串口RS232插接组合件接入上游设备时，数据通过该插接组合件以及PCB物理走线传给RS232物理层处理单元。RS232物理层处理单元进行对应的物理层处理，包括串口RS232的总线电平至接口互联控制器1接受的电平(例如TTL电平或CMOS电平)的扩展。对于串口RS232，此处的物理层处理没有物理层译码。RS232物理层处理单元完成物理层处理后，将数据通过特定的数据总线传给接口互联控制器1中的RS232网络层处理单元。

RS232网络层处理单元完成串口RS232的网络层协议处理，去除帧协议信息(去除起始位、停止位)，按照定义的数据位宽度恢复得到原始的传输数据。同时，按照协议标准进行奇偶校验，对出错数据进行一定的纠错。之后，将数据及其传输状况信息通过中断等方式传给中央处理单元。

若中央处理单元接收到RS232网络层处理单元发出的传输错误信息，将按照协议标准与上游设备进行通信，通过收发重传握手交互，指示上游设备进行信息重传，保证数据链路的完整性与可靠性。否则，中央处理单元对接收到的数据进行信息统计，包括接收数据的帧数目以及误码比率等信息，并与接收到的数据一起，通过数据总线传给液晶屏实时呈现。同时，中央处理单元负责串口RS232和串口RS485之间的联接与切换，将接收到的数据增加客户自定义的RS485数据格式后，发给客户指定的RS485网络层处理单元。此外，当接口互联控制器1被配置成用户自定义模式后，中央处理单元也可实现用户自定义RS232协议处理，满足客户性能扩展要求，增强产品在特殊应用场景的可靠性。RS485网络层处理单元完成串口RS485的网络层协议处理，包括重新添加网络层协议(增加起始位、停止位)和奇偶校验信息，然后通过数据总线传给RS485物理层处理单元。

RS485物理层处理单元进行对应的物理层协议处理，包括接口互联控制器1的发射电平(例如TTL电平或CMOS电平)至串口RS485的总线电平的扩展。对于串口RS485，此处的物理层处理没有物理层编码。RS485物理层处理单元完成物理层处理后，通过特定的数据总线传给RS485插接组合件。RS485插接组合件通过接口电缆联接下游设备，完成数据发射。

本发明的多功能接口扩展装置中，配套工作单元6还可以包括JTAG配置接口，通过下载电缆和PC端软件，客户可以实现自定义程序的下载。由此，本发明的多功能接口扩展装置提供丰富的总线接口和开发界面，满足客户的再开发处理。此外，本发明的多功能接口扩展装置还可作为一个嵌入式通用开发平台，供给客户作嵌入式电子系统开发和教学科研应用，因此具有更好的实用前景和应用空间。

此外，如附图3所示，可以通过PC端集线器将多个接口互联控制器进行组网，以实现不同接口互联控制器下的接口的数据传输，以第一接口互联控制器下的接口a到第二接口互联控制器下的接口b传输为例，其数据传输过程为：a)PC监控端通过网口发送配置信息，例如0XCC00001100FF，到源地址所在地第一接口互联控制器；b)第一接口互联控制器通过解析配置信息,发现目的接口互联控制器号非本接口互联控制器号,于是按照数据传输协议格式,把本板内接口a所要发送的数据打成适应第二接口互联控制器和其下接口b的协议格式的数据帧，例如0XDD00001100000141FF,发送给目的地第二接口互联控制器；c)第二接口互联控制器收到数据帧后通过解析,发现目的接口互联控制器号是本接口互联控制器,就把数据取下,并把数据按要求发送到本板内接口b,便完成了整个接口转换和互联的过程。所述集线器包括多端口收发宏单元、上行端口收发器、下行端口收发器、路由交换器、数据接收缓存、PLL锁相环、3.3V和1.8V电压调节器、振荡器、下行端口控制器、上行端口控制器、串口引擎、全速/低速数据转发器、高速数据转发器、数据转发器缓存、集线器控制器。

综上所述，本发明提供的多功能接口扩展装置通过针对各种常规的总线接口设置对应的物理层处理单元和网络层处理单元，实现USB接口、以太网接口、RS系列串口、CAN总线接口以及SPI、I2C、以及SSP接口之间的相互扩展；通过设置配置调试单元，实现工作模式的设定以及传输数据的实时呈现，具有较好的可视性与可操作性；通过各总线接口的网络层协议的误码纠错机制，实现原始数据信息的纠错再生，有效降低数据传输的误码率，提高系统整体的性能与可靠性；通过设置扩展接口单元，方便用户测试以及功能扩展，如增加新的下位机设备或者存储器设备；通过JTAG配置接口可以实现程序重载，从而达到性能参数升级的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于ARM的多功能接口扩展装置，包括接口互联控制器1、扩展接口单元2、电源配置单元3、总线系接口单元4、配置调试单元5以及配套工作单元6，其特征在于，

所述总线系接口单元4包括至少两种总线接口，每一总线接口具有插接组合件和物理层处理单元，各总线接口的插接组合件与其物理层处理单元之间均由各自特定的总线相连，各总线接口的插接组合件与发送数据的上游设备和接收数据的下游设备的标准总线接口相连；

接口互联控制器1与总线系接口单元4中的各总线接口的物理层处理单元通过数据总线和控制总线相连，所述接口互联控制器1包括中央处理单元以及与各总线接口对应的网络层处理单元，其中网络层处理单元用于进行对应的网络层协议处理，所述中央处理单元选用ARM芯片；

扩展接口单元2，连接接口互联控制器1，用于提供至少一种扩展接口；所述多功能接口扩展装置通过扩展接口单元2联接下位机，并与下位机通信和协同工作；

配置调试单元5与接口互联控制器1连接，其包括用户配置单元和呈现单元，用户配置单元用于用户配置工作模式，包括设置输入接口、输出接口、输入接口参数以及输出接口参数；呈现单元用于实时呈现传输数据及其信息；

配套工作单元6与接口互联控制器1连接，其包括晶体振荡电路、存储单元1以及存储单元2，所述晶体振荡电路用于为接口互联控制器1提供工作时钟，存储单元1用于实时存储传输数据，存储单元2用于存储操作程序；

电源配置单元3，用于为该装置的其它单元提供合适的电压。

2.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能接口扩展装置，所述总线系接口单元4包括USB接口、以太网接口、RS系列串口以及CAN总线接口，RS系列串口具有RS插接组合件和RS物理层处理单元，以太网接口具有以太网插接组合件和以太网物理层处理单元，USB接口具有USB插接组合件和USB物理层处理单元，CAN总线接口具有CAN插接组合件和CAN物理层处理单元。

3.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能接口扩展装置，所述接口互联控制器1的中央处理单元为ARM微处理器S3C44B0。

4.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能接口扩展装置，扩展接口单元2为一插接组合件，其管脚与所述中央处理单元的特定的总线接口管脚相连。

5.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能接口扩展装置，所述配置调试单元5的用户配置单元包括外设键盘，呈现单元包括外设显示器，所述用户配置单元负责用户指定工作模式的输入，将各个接口对应坐标通过数字接口传给接口互联控制器1，呈现单元从接口互联控制器1接收需呈现的数据，实时呈现从各总线接口接收到的数据。

6.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能接口扩展装置，所述配置调试单元5的用户配置单元和呈现单元为触摸显示屏。

7.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能接口扩展装置，配套工作单元6的存储单元1为随机存取存储器，存储单元2为闪存。

8.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能接口扩展装置，电源配置单元3包括相连的电源适配器和电源插接组合件，外部交流电通过电源适配器扩展为合适的电压，并通过电源插接组合件提供给该装置的其它单元。

9.一种如权利要求1-8其中之一所述的基于ARM的多功能接口扩展装置执行接口扩展的方法，包括步骤：

步骤S1，装置上电，接口互联控制器1的中央处理单元从配套工作单元6的存储单元2读取操作程序，用户配置单元呈现用户界面，等待用户设定工作模式；

步骤S2，中央处理单元根据用户设定好的工作模式对输入接口的物理层处理单元、输出接口的物理层处理单元、输入接口的网络层处理单元以及输出接口的网络层处理单元进行相应的参数设定和接口切换；

步骤S3，上游设备发送的数据从输入接口的插接组合件传送到输入接口的物理层处理单元进行对应的物理层处理后，输入接口的网络层处理单元对其进行对应的网络层协议处理，并传送到中央处理单元；

步骤S4，中央处理单元对接收到的数据进行信息统计，并将接收到的数据及其信息传给所述呈现单元实时呈现，同时将接收到的数据增加客户自定义的数据格式以发给输出接口的网络层处理单元；

步骤S5，输出接口的网络层处理单元对数据进行对应的网络层协议处理，并传送到输出接口的物理层处理单元以进行对应的物理层处理，从而最终从输出接口的插接组合件传送到下游设备。