CN104090650A - 在单机中实现多人操作的控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于单机中的多输入/输出周边的控制系统与方法，包括桥接装置与主控电脑。主控电脑包括储存单元、实体控制介面、第一网络接口与第一处理单元。桥接装置具有第二网络接口与异质介面接口，异质介面接口连接第二周边装置。储存单元存储主作业系统与虚拟机程序，实体控制介面电性连接于第一周边装置，第一网络接口连接桥接装置的第二网络接口，第一处理单元接收第一操作命令并驱动第一周边装置；主控电脑生成虚拟机器并运行虚拟作业系统，虚拟作业系统的中介程序对所接收的第二操作命令转换为网络封包并驱动第二周边装置。

Description

在单机中实现多人操作的控制系统与方法

技术领域

本发明涉及一种周边装置的控制系统与方法，具体涉及一种在单机中实现多人操作的控制系统与方法。

背景技术

随着计算机性能的快速提升，使得计算机可以运行至少一个以上的虚拟机器(Virtual Machine)。而每一虚拟机器的硬件资源也可以由使用者自行设定。并且每一个虚拟机器可以运行各自独立的作业系统。举例来说，计算机具有虚拟机器A与虚拟机器B。虚拟机器A可以被分配单核心(singlethread)、2Gigabytes内存、10Gigabytes硬盘空间与Linux作业系统。虚拟机器可以被分配双核心(dual thread)、4Gigabytes内存、50Gigabytes硬盘空间与Windows作业系统。不同的使用者可以登入各自的虚拟机器，并在虚拟机器中执行相关的应用程式。

虽然不同的虚拟机器可以提供各自的服务，但是实体的硬件资源是无法让多个使用者同时共用。以计算机的RS-232接口为例。实体的计算机的使用者一旦占用RS-232接口，虚拟机器A与虚拟机器B就无法即时使用计算机所占用的RS-232接口。对于计算机的其他控制介面也会面临相同的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种在单机中实现多人操作的控制系统，可以实现多个使用者在同一计算机中操作各自的周边装置。

为了解决上述问题，本发明揭示了一种在单机中实现多人操作的控制系统包括桥接装置与主控电脑。桥接装置，具有第二网络接口与异质介面接口，异质介面接口连接第二周边装置；主控电脑，其包括储存单元、实体控制介面、第一网络接口与第一处理单元，第一处理单元电性连接于储存单元、实体控制介面与第一网络接口，储存单元存储主作业系统与虚拟机程序，实体控制介面电性连接于第一周边装置，第一网络接口连接桥接装置的第二网络接口，第一处理单元运行主作业系统，主作业系统接收第一操作命令，由主作业系统透过实体控制介面驱动第一周边装置；其中，第一处理单元运行虚拟机程序并产生虚拟机器，在虚拟机器中运行虚拟作业系统，虚拟机程序将虚拟机器的虚拟网络接口映射至第一网络接口，虚拟作业系统中运行中介程序，中介程序用于侦测桥接装置，并根据桥接装置的种类对虚拟作业系统生成对应异质介面接口的虚拟控制介面，中介程序对所接收的第二操作命令C2转换为网络封包，中介程序并透过第一网络接口驱动第二周边装置。

本发明还提出一种在单机中实现多人操作的控制方法，其包括以下步骤：主控电脑电性连接第一周边装置；主控电脑网络连接于桥接装置，桥接装置更电性连接第二周边装置；主控电脑中生成至少一虚拟机器，并在虚拟机器上运行虚拟作业系统；由主控电脑的虚拟机程序监控虚拟机器的网络传输，并将虚拟机器的虚拟网络接口所传输的网络封包转发至主控电脑的第一网络接口；由主控电脑向第一周边装置发送第一操作命令；虚拟机器将所接收的第二操作命令C2转换为第一网络封包；虚拟机器透过虚拟网络接口与第一网络接口向第二周边装置发送具有第二操作命令C2的第一网络封包。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1)本发明所提供的在单机中实现多人操作的控制系统与方法可以降低计算机的设置成本与维护成本，并且在同一计算机上可以提供多位使用者进行各自的周边装置的操作。

2)客户端可以本发明的桥接装置使用远端的终端设备，使用者不用只局限在主控电脑上使用终端设备。

当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明在单机中实现多人操作的控制系统的架构细部示意图。

图2为本发明在单机中实现多人操作的控制方法的运作流程示意图。

图3A为对第一周边装置的操作示意图。

图3B为本发明的虚拟机器列表示意图。

图4A为本发明的客户端透过终端设备连接虚拟机器与第二周边装置的架构示意图。

图4B为本发明的第二操作命令的传输流程示意图。

具体实施方式

以下请配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

请参考图1所示，其为本发明在单机中实现多人操作的控制系统的系统示意图。本发明的控制系统100包括主控电脑110、桥接装置120、第一周边装置130、第二周边装置140与终端设备160。主控电脑110电性连接于第一周边装置130。主控电脑110网络连接于桥接装置120与终端设备160。

主控电脑110包括第一处理单元111、储存单元112、实体控制介面113与第一网络接口114。第一处理单元111电性连接于储存单元112、实体控制介面113与第一网络接口114。实体控制介面113电性连接于第一周边装置130。实体控制介面113的种类可以是但不限定为第二代个人系统接口(personal system/2，PS/2)、并列串口(parallel port)、序列串口(serialport)或数位输入/输出(digital I/O，D/IO)或通用异步收发传输器(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，UART)。举例来说，第一周边装置130可能为条码读取机(barcode reader)、打印机、收银台钱箱(cash box)或键盘等。

储存单元112用于存储主作业系统151(Operation System)、中介程序152(agent process)与虚拟机程序153(Virtual Machine program)。第一处理单元111运行主作业系统151。在主作业系统151的运行过程中，第一处理单元111另执行虚拟机程序153。虚拟机程序153用于生成至少一虚拟机器，而每一虚拟机器可以运行各自独立的作业系统。对于虚拟机器所运行的作业系统在本发明中将其定义为虚拟作业系统。例如：虚拟处理器、虚拟内存、虚拟硬盘、虚拟控制介面与虚拟网络接口等。

虚拟作业系统启动后，虚拟作业系统会运行中介程序152。中介程序152用于侦测桥接装置120，并根据桥接装置120的种类对虚拟作业系统生成对应异质介面接口123的虚拟控制介面。以及中介程序152对所接收的操作命令进行网络封包的拆解与转换。关于中介程序152的详细作动方式将于后文进行详述。使用者可以借由终端设备(terminal device)与网络的方式登入虚拟机器，并对虚拟作业系统上的相关软件或硬件进行操作。所述的终端设备160可能为个人电脑、笔记型电脑、平板电脑或行动电话(mobile phone)等。对于登入虚拟机器的使用者而言，使用者所操作的作业环境与主作业系统151的相关环境是完全不同的。虚拟机器虽然是共用主控电脑110的硬件资源，但各虚拟机器的资源多寡可以由使用者自定。

桥接装置120包括第二处理单元121、第二网络接口122与异质介面接口123。第二处理单元121电性连接第二网络接口122与异质介面接口123。主控电脑110的第一网络接口114连接于桥接装置120的第二网络接口122。第一网络接口114(与第二网络接口122)的种类可以是但不限定为有线的乙太网络，也可以是无线网络(wireless network)。异质介面接口123电性连接于第二周边装置140。异质介面接口123的种类可以为PS/2、并列串口、序列串口或数位输入/输出或通用异步收发传输器。举例来说，第二周边装置140可能为条码读取机、打印机、收银台钱箱或键盘等。

第二处理单元121将来自于主控电脑110的网络封包转换为第二周边装置140的操作命令或识别资讯。或者，第二处理单元121将来自于第二周边装置140的回应讯息M转换为网络封包并传回主控电脑110。在此将本发明中主控电脑110传向桥接装置120的网络封包定义为第一网络封包P1。而桥接装置120传向主控电脑110的网络封包则另定义为第二网络封包P2。

此外，为能识别不同使用者对于周边装置的操作。因此在本发明中分别指派两使用者，分别为使用者A与使用者B。若是有两台以上的虚拟机器，同时也可以由三名以上的使用者对主控电脑110与虚拟机器进行操作。使用者A可操作主控电脑110的主作业系统151与第一周边装置130。而使用者B可操作虚拟作业系统与第二周边装置140。在本发明中对于使用者A对第一周边装置130的操作命令定义为第一操作命令C1，使用者B对第二周边装置140的操作命令定义为第二操作命令C2。

本发明中主控电脑110传向桥接装置120的网络封包定义为第一网络封包P1。而桥接装置120传向主控电脑110的封包则另定义为第二网络封包P2。在本发明中所述的网络可以是网际网络(internet)也可以是区域网络(intranet)。而为方便说明，以下系以区域网络作为解说，但实际上熟悉本领域者可以将其技术应用在网际网络之中。请配合图2所示，其为本发明的控制流程示意图。本发明的控制流程包括以下步骤：

步骤S210：主控电脑电性连接第一周边装置；

步骤S220：主控电脑网络连接于桥接装置，桥接装置更电性连接第二周边装置；

步骤S230：主控电脑中生成至少一虚拟机器，并在虚拟机器上运行虚拟作业系统；

步骤S240：虚拟机程序监控虚拟机器的网络传输，并把虚拟机器的虚拟网络接口转发至第一网络接口；

步骤S250：由主控电脑向第一周边装置发送第一操作命令C1或接收来自于第一周边装置所返回的回应讯息M；

步骤S260：虚拟机器把所接收的第二操作命令C2转换为第一网络封包P1；

步骤S270：虚拟机器透过虚拟网络接口与第一网络接口向第二周边装置发送具有第二操作命令C2的第一网络封包P1；

步骤S280：第二周边装置执行第二操作命令C2，并输出回应讯息M至桥接装置；

步骤S290：桥接装置根据连线通道的数量对回应讯息M进行分段，并对每一分段的结果转换并输出为多个第二网络封包P2；以及

步骤S300：把第二网络封包P2发送至虚拟机器。

首先，将主控电脑110电性连接第一周边装置130。主控电脑110网络连接于桥接装置，桥接装置120更电性连接第二周边装置140。使用者A可以透过实体控制介面113对第一周边装置130进行操作。而第一周边装置130在完成操作后，也可以返回一回应讯息M给主控电脑110，请参考图3A所示。

主控电脑110中生成至少一虚拟机器300，并在每一台虚拟机器300上运行各自的虚拟作业系统310。虚拟机程序153会根据使用者的设定，从而调派硬件资源给虚拟机器300。请参考图3B所示，其为本发明的虚拟机器列表示意图。举例来说，虚拟机程序153会监控各台虚拟机器300的网络传输，并分时调用第一网络接口114给主控电脑110与各台虚拟机器300。虚拟机器300至少包括虚拟作业系统310、虚拟网络接口320与虚拟控制介面330。

虚拟机器300启动后，虚拟机器300会载入虚拟作业系统310。虚拟作业系统310会连带运行中介程序152。而中介程序152可以是独立的应用程序，也可以内建于虚拟作业系统310之中。中介程序152透过虚拟网络接口320与第一网络接口114用于侦测桥接装置120是否存在。当桥接装置120接获设备搜寻命令后，桥接装置120会返回对应的识别资讯。识别资讯记录桥接装置120的串口种类、串口数量、第二周边装置140的种类或者是桥接装置120的型号。

中介程序152根据识别资讯生成虚拟控制介面330，而虚拟控制介面330对应桥接装置120的异质介面接口123。同时，中介程序152根据识别资讯，用于建立位址空间(address space)与多个连线通道(channel)。位址空间的大小是根据第二周边装置140的种类所决定。而连线通道的数量可根据第二周边装置140所决定，或者预设成固定数量。位址空间用于模拟第二周边装置140在连接虚拟机器300时的内存空间。中介程序152透过位址空间与多个连线通道用以模拟第二周边装置140与主控电脑110间的汇流排的传输方式。

使用者B可以透过所述的终端设备160登入至虚拟机器300中，并操作虚拟作业系统310的相关硬件。使用者B可以从虚拟作业系统310中看到第二周边装置140的存在，请参考图4A所示。在图4A中实线所代表的是实体线路的连接，而虚线代表的是虚拟线路的连接。当使用者B透过虚拟机器300向第二周边装置140发出第二操作命令C2(或操作资料)时，中介程序152会对操作命令进行分段的处理，请配合图4B所示，其为本发明的第二操作命令C2的传输流程示意图。

在本发明中中介程序152会根据连线通道的数量对操作命令进行网络封包的分段处理。因此中介程序152会输出与连线通道相同数量的分段结果。中介程序152根据切分后的操作命令进而取得对应的每一个资料偏移量(offset)。由于每一个资料偏移量所传输的顺序受到控制，因此可以确保收发的两方(虚拟机器300与第二周边装置140)都可以确认接收的顺序。而此一方式可以透过硬件方式所实现，且硬件处理的速度相较于软件层解析的速度更加来的有效率。

为能方便说明经过切分后的操作命令(或操控资料)，将每一切分的部分定义为已切分区块。中介程序152将已切分区块与对应的资料偏移量透过连线通道依序的进行转换为第一网络封包P1，并将第一网络封包P1发送给桥接装置120。

桥接装置120将第一网络封包P1进行重组，并得到相应的第二操作命令C2。桥接装置120将第二操作命令C2发送至第二周边装置140。第二周边装置140执行第二操作命令C2后，第二周边装置140返回相应的回应讯息M给桥接装置120。桥接装置120根据前述的切分处理将回应讯息M转换为多个第二网络封包P2。桥接装置120将第二网络封包P2发送至对应的虚拟机器300。

本发明所提供的在单机中实现多人操作的控制系统与方法可以降低计算机的设置成本与维护成本，并且在同一计算机上可以提供多位使用者进行各自的周边装置的操作。不同的使用者可以操作所属的虚拟作业系统310，也可以控制各自虚拟作业系统310所属的第二周边装置140。

所述装置与前述的方法流程描述对应，不足之处参考上述方法流程的叙述，不再一一赘述。上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种在单机中实现多人操作的控制系统，其特征在于可同时提供多组的输入/输出周边装置进行操作，该控制系统包括：

一桥接装置，具有一第二网络接口与一异质介面接口，该异质介面接口连接一第二周边装置；以及

一主控电脑，其包括一储存单元、一实体控制介面、一第一网络接口与一第一处理单元，该第一处理单元电性连接于该储存单元、该实体控制介面与该第一网络接口，该储存单元存储一主作业系统与一虚拟机程序，该实体控制介面电性连接于一第一周边装置，该第一网络接口连接该桥接装置的该第二网络接口，该第一处理单元运行该主作业系统，该主作业系统接收一第一操作命令，由该主作业系统透过该实体控制介面驱动该第一周边装置；

其中，该第一处理单元运行该虚拟机程序并产生一虚拟机器，在该虚拟机器中运行一虚拟作业系统，该虚拟机程序将该虚拟机器的一虚拟网络接口映射至该第一网络接口，该虚拟作业系统中运行一中介程序，该中介程序用于侦测该桥接装置，并根据该桥接装置的种类对该虚拟作业系统生成对应该异质介面接口的一虚拟控制介面，该中介程序对所接收的一第二操作命令转换为网络封包，该中介程序并透过该第一网络接口驱动该第二周边装置。

2.如权利要求1所述的在单机中实现多人操作的控制系统，其特征在于还包括一终端设备，该终端设备网络连接于该虚拟机器与该虚拟作业系统，该终端设备透过该虚拟作业系统向该第二周边装置发出该第二操作命令。

3.如权利要求1所述的在单机中实现多人操作的控制系统，其特征在于该中介程序透过该第一网络接口发出一设备搜寻命令，该设备搜寻命令用于搜寻网络中的该桥接装置，该桥接装置接收该设备搜寻命令后，该桥接装置向该虚拟机器发出该识别资讯。

4.如权利要求3所述的在单机中实现多人操作的控制系统，其特征在于该中介程序根据所接收的该识别资讯建立一位址空间与多个连线通道，该连线通道用于传输该操作指令的一资料偏移量。

5.如权利要求4所述的在单机中实现多人操作的控制系统，其特征在于该中介程序根据该些连线通道对该第一操作命令分段并将每一分段封装为一第一网络封包，该主控电脑透过该第一网络接口向该桥接装置发送该些第一网络封包。

6.如权利要求1所述的在单机中实现多人操作的控制系统，其特征在于该桥接装置接获该第二周边装置所返回的一回应讯息，该桥接装置根据该些连线通道对该回应讯息分段并将分段结果输出为多个第二网络封包，该桥接装置将该些第二网络封包传送至该主控电脑。

7.一种在单机中实现多人操作的控制方法，其特征在于可同时提供多组的输入/输出周边装置进行操作，该控制方法包括以下步骤：

一主控电脑电性连接一第一周边装置；

该主控电脑网络连接于一桥接装置，该桥接装置还电性连接一第二周边装置；

该主控电脑中生成至少一虚拟机器，并在该虚拟机器上运行一虚拟作业系统；

由该主控电脑的一虚拟机程序监控该虚拟机器的网络传输，并将该虚拟机器的一虚拟网络接口所传输的网络封包转发至该主控电脑的一第一网络接口；

由该主控电脑向该第一周边装置发送一第一操作命令；

该虚拟机器将所接收的一第二操作命令转换为一第一网络封包；以及

该虚拟机器透过该虚拟网络接口与该第一网络接口向该第二周边装置发送具有该第二操作命令的该些第一网络封包。

8.如权利要求7所述的在单机中实现多人操作的控制方法，其特征在于在该虚拟机器发送该第二操作命令的步骤中还包括：

于该虚拟机器中运行一中介程序；

该中介程序根据所接收的该识别资讯建立一位址空间与多个连线通道；以及

由该中介程序根据该些连线通道的数量对该第二操作命令进行切分，取得每一分段结果的一资料偏移量。

9.如权利要求7所述的在单机中实现多人操作的控制方法，其特征在于该第二周边装置接收该第二操作命令后，该第二周边装置更执行以下步骤：

该第二周边装置执行该第二操作命令，并输出一回应讯息至该桥接装置；

该桥接装置根据该些连线通道的数量对该回应讯息进行分段，并对每一分段的结果转换并输出为多个第二网络封包；以及

将该些第二网络封包发送至该虚拟机器。