CN105045742B - 级联通信方法以及级联系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种级联系统，所述级联系统包括级联线以及通过级联线串行连接的多个通讯设备，所述级联线包括排序线、连接所述主机和从机的下行总线以及连接所述主机和从机的上行总线，所述排序线用于依次连接所述多个通讯设备，并根据通讯设备的通讯信息确定所述多个通讯设备中的主机和从机；所述下行总线用于将所述主机发送的数据依次经所述下行总线传输给所述从机；所述上行总线用于将所述从机反馈的数据发送给所述主机。本发明还公开了一种级联通信方法。本发明可以减少数据的传送时间，最大限度保证数据的实时性和准确率，并解决信号衰减造成的误码错码问题，此外，还具有可扩展更多层级联的特性。

Description

级联通信方法以及级联系统

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种级联通信方法以及级联系统。

背景技术

KVM设备(Keyboard Video Mouse，多电脑切换器，能够实现用一套键盘、显示器、鼠标来控制多台设备)的使用越来越广泛，而且对于KVM设备的扩展性要求也越来越高，以方便操作人员对多台服务器的管理和设置。现有的 KVM设备通常采用串行级联的方式，利用级联线逐层连接在一起，并由第一层控制其他层的KVM设备，其中所有控制数据均由第一层发出，控制数据在传输过程中，需逐层向下发送，以保证数据在传输过程中，不会因级联线距离过长和各层接口等因素造成的数据衰减。但这种通过逐层数据传递的方式，在级联层数过多的情况下，由于在数据的传输过程中，因级联层数较多，第一层与最后一层的距离相对较远，容易出现数据延迟、衰减和错误现象。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种级联通信方法以及级联系统，旨在通讯设备级联的情况下，解决通讯设备之间出现数据延迟、信号衰减和数据错误的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种级联系统，所述级联系统包括级联线以及通过级联线串行连接的多个通讯设备，所述级联线包括排序线、连接所述主机和从机的下行总线以及连接所述主机和从机的上行总线，所述排序线用于依次连接所述多个通讯设备，并根据通讯设备的通讯信息确定所述多个通讯设备中的主机和从机；所述下行总线用于将所述主机发送的数据依次经所述下行总线传输给所述从机；所述上行总线用于将所述从机反馈的数据发送给所述主机。

优选地，所述通讯设备包括连接上一层通讯设备的排序输入口、连接下一层通讯设备的排序输出口以及连接所述排序输入口和排序输出口的主控芯片，所述排序线依次连接所述排序输入口、主控芯片以及排序输出口。

优选地，所述排序线为双线或单线类型。

优选地，所述下行总线具有一设于所述通讯设备内的下行信号转换模块，所述下行信号转换模块用于在所述通讯设备确定为主机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据发送状态；在所述通讯设备确定为从机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据接收状态。

优选地，所述上行总线具有一设于所述通讯设备内的上行信号转换模块，所述上行信号转换模块用于在所述通讯设备确定为主机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据接收状态；在所述通讯设备确定为从机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据发送状态。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种级联通信方法，所述级联通信方法包括以下步骤：

获取连接在级联系统上的通讯设备的通讯信息；

根据所述通讯信息对所述通讯设备进行排序，并根据排序结果确定所述通讯设备中的主机和从机，其中，所述主机用于选择待通信的从机，并将数据发至所述待通信的从机。

优选地，所述通讯设备包括排序输入口和排序输出口，所述根据所述通讯信息对所述通讯设备进行排序，并根据排序结果确定所述通讯设备中的主机和从机的步骤包括：

判断通讯设备的所述排序输入口是否有数据输入通讯信息；

若无，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为主机，且位于所述级联系统的第一层；

若有，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为从机，并确定所述从机在级联系统中的身份识别ID地址。

优选地，所述若无，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为从机，并确定所述从机在级联系统中的身份识别ID地址的步骤包括：

接收所述级联系统中上一层从机发送的数据包；

对所述数据包进行解析，获取本层从机的级联层数数值；

将所述级联层数数值加上预定值后发送至下一层从机；

在经过预定数量的循环后，确定本层从机在级联层中的ID地址。

优选地，所述数据包通过时钟线和数据线进行双线传输，或通过UART 转RS485进行单线传输。

优选地，所述主机和从机之间通过下行总线和上行总线进行通讯，所述主机用于选择待通信的从机，并将数据发至所述待通信的从机的步骤包括：

所述主机根据所述从机在级联层中的ID地址搜寻到对应的所述待通信的从机；

将数据通过下行总线发送至所述待通信的从机。

本发明提供的级联通信方法以及级联系统，通过利用排序线依次连接多个通讯设备，以确定所述多个通讯设备中的主机和从机，再通过下行总线连接所述主机以及与所述主机连接的从机，以将所述主机发送的数据依次经所述下行总线传输给所述从机，并通过上行总线依次连接所述从机以及与所述从机连接的主机，以将所述从机反馈的数据发送给所述主机。这样，通过排序机制形成完善的通信基础条件，利用主机以一对一的方式控制其他从机，而不需要通过逐层传递数据，从而可以减少数据的传送时间，最大限度保证数据的实时性和准确率，并解决信号衰减造成的误码错码问题，此外，还具有可扩展更多层级联的特性。

附图说明

图1为本发明级联通信方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明级联系统中通讯设备的级联连接示意图；

图3为本发明级联系统中通讯设备的排序示意图；

图4为本发明级联系统中通讯设备的主控芯片第一实施例的控制电路示意图；

图5为本发明级联系统中通讯设备的主控芯片第二实施例的控制电路电路示意图；

图6为本发明级联系统的级联连接和排序整体示意图；

图7为图1中步骤S20的细化流程示意图；

图8为图1中步骤S30的细化流程示意图；

图9为为图7中步骤S203的细化流程示意图；

图10为本发明级联装置一实施例的功能模块示意图；

图11为图10中排序处理模块的细化功能模块示意图；

图12为本发明级联系统中主机的细化功能模块示意图；

图13为图11中从机判断单元的细化功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种级联通信方法，参照图1，在一实施例中，所述级联通信方法包括以下步骤：

步骤S10，获取连接在级联系统上的通讯设备的通讯信息；

本实施例中，参照图2，通讯设备优选为KVM设备，KVM设备之间通过级联线进行串行连接形成整个级联系统。其中，级联线可以是普通的VGA (Video Graphics Array，视频传输标准)线、网线或其他非标准通用型线，具体取决于采用何种级联接口。KVM设备的内部硬件电路采用UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)信号电路和RS485 硬件电路等其他电路的结合，与级联线连接后，串联连接的各个KVM设备形成了RS485总线通讯的方式。本优选实施例中，所述级联线包括排序线、RS485 下行总线、RS485上行总线，这三条级联线的通信接口均为独立的通道。

步骤S20，根据所述通讯信息对所述通讯设备进行排序，并根据排序结果确定所述通讯设备中的主机和从机，其中，所述主机用于选择待通信的从机，并将数据发至所述待通信的从机。

本实施例中，参照图3，排序的主要功能是在级联通信系统中确定一个主机，并将其他各个从机配置一个在系统中唯一的ID地址。KVM设备包括排序输入口和排序输出口，并分别通过排序输入口和输出口与级联线相连接，形成串行数据发送形式。

本实施例中，所述数据包通过时钟线和数据线进行双线传输，或通过 UART转RS485进行单线传输。参照图4，以双线传输为例：上一层通过与下层连接的数据线给下层一个外部中断，下层响应到外部中断后，通过与上层连接的时钟线发起时钟信号，上层收到下层发起的时钟信号后，通过自定义的一套双线通信协议，将数据通过DATA线传输到下层。参照图5，以单线传输为例：为了防止数据在传输过程中的衰减，可以将UART的信号转为RS485信号并进行数据传输。

本优选实施例中，RS485总线通信机制，是一个主从结构方式，一个主机可挂载多个从机，多个从机是以并联方式挂载在总线上的，主机在向从机发送数据时，每个从机都可以收到主机发送的数据。参照图6，内部控制电路产生的UART信号，配合RS485转换模块，采用RS485总线的通信方式进行级联数据通信，可以实现第一层到任意层直接数据通信，而不需要逐层将数据向下发送，从而大大提高了数据传输速率。在硬件上，使用主控集成电路IC自带的UART硬件模块功能进行数据传输和接收，相比使用IC引脚模拟波形的方式，数据的准确率大大提高；因级联的层数过多，从第一层至最后一层的距离将会长达30米，普通IC的输入/输出接口的数据传输距离通常达不到，因此，数据的衰减将会非常厉害。而经过RS485信号转换芯片将UART 信号转换为RS485的信号，数据的传输距离可长达500米，而且在传输过程中的信号衰减的问题也能得到很大的改善，此外，还可实现级联层数达64层，从而具有很强的扩展性。

本优选实施例中，通过排序机制可以形成完善的RS 485总线通信机制，第一层的设备并不是一个固定的设备，即没有固定的主机，因此在排序中首先确定了级联系统中的主机，在整个排序机制完成后，剩余通讯设备作为从机，并得到了在总线上唯一的ID地址，即设备所在级联中的层数值。主机能够根据需要，利用从机在总线上唯一的ID地址来准确的选择某个从机。可以理解的是，在其他实施例中，也可以根据实际需要选择其他合适的串行总线标准，并不限于本实施例。

本发明提供的级联通信方法，通过利用排序线依次连接多个通讯设备，以确定所述多个通讯设备中的主机和从机，再通过下行总线连接所述主机以及与所述主机连接的从机，以将所述主机发送的数据依次经所述下行总线传输给所述从机，并通过上行总线依次连接所述从机以及与所述从机连接的主机，以将所述从机反馈的数据发送给所述主机。这样，通过排序机制形成完善的通信基础条件，利用主机以一对一的方式控制其他从机，而不需要通过逐层传递数据，从而可以减少数据的传送时间，最大限度保证数据的实时性和准确率，并解决信号衰减造成的误码错码问题，此外，还具有可扩展更多层级联的特性。

在一实施例中，如图7所示，在上述图1的实施例的基础上，本实施例中，所述步骤S20包括：

步骤S201，判断通讯设备的所述排序输入口是否有数据输入通讯信息；

步骤S202，若无，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为主机，且位于所述级联系统的第一层；

本实施例中，首先对各层KVM设备进行初次排序，每一层都默认为第一层，从而向下发出排序的数据。在设定时间内，排序输入口若没有数据输入时，则判断本通讯设备为第一层，默认为在总线上处于主机状态。

步骤S203，若有，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为从机，并确定所述从机在级联系统中的身份识别ID地址。

本实施例中，在排序输入口有数据输入时，判断本通讯设备不为第一层，并默认为在总线上处于从机状态。通过对连接在级联系统上的各个通讯设备进行排序，确定每个通讯设备在级联层上各自的层数，同时也形成了各个通讯设备在整个级联系统中的ID地址。

参照图8，步骤S20中所述主机用于选择待通信的从机，并将数据发至所述待通信的从机的步骤进一步包括：

步骤S301，所述主机根据所述从机在级联层中的ID地址搜寻到对应的所述待通信的从机；

步骤S302，将数据通过下行总线发送至所述待通信的从机。

本实施例中，主机将需要选择的层数通过命令方式，配合ID地址找到对应层数的通讯设备，再将键盘和鼠标等各类数据通过下行总线把所需要的数据发送至所需要控制的层数。这样，利用排序机制设定总线上主机与从机的配置，并形成从机在级联系统中配置的ID。在排序机制的基础上，使用RS485 总线的方式实现级联通信，使得通讯设备之间，达到一对一通信的目的，从而减少数据传输时间、数据衰减、数据错码率。

本实施例中，所述主机和从机之间通过RS485下行总线和RS485上行总线进行通讯，具体通信机制如下，

下行总线通信机制：在完成排序机制，第一层确定为主机后，下行总线的UART转RS485模块，被设置为只发送数据状态，以保证数据在通过UART 信号电路时发出UART信号，经过RS485模块时转换为RS485通信信号，配合预先定义的RS485通信协议，将数据发送到指定的ID地址对应的从机通讯设备中。其他层确定为从机后，下行总线对应的UART转RS485模块，被设置为只接收数据的状态。经过排序后，从机通讯设备得知自身的层数值即ID 地址，通过预先定义的RS485通信协议，可以判断第一层是否选择本层进行控制，通过此机制，可以保证在下行总线的通信过程中，不会造成数据的冲突以及多个设备的响应。

上行总线通信机制：在完成排序机制，第一层确定为主机后，上行总线的UART转RS485模块，被设置为只接收数据状态，以保证接收其他层被选定的从机通讯设备发送的数据，从而不会造成数据的冲突。其他层确定为从机后，上行总线对应的UART信号电路和485转换模块被设置为只发送数据状态，第一层每次只会选择其他层中的其中一层的从机通讯设备进行数据通信，被选中的从机通讯设备，在收到第一层通过下行总线发出的反馈命令后，才能通过上行总线将数据反馈给第一层的主机，而未被选择的层数的从机通讯设备，则不能发送数据。

通讯设备的内部控制电路，可以控制UART转RS485模块设置为发送状态还是接受状态。当确认为第一层主机时，下行总线部分的UART转RS485 模块被设置为发送状态，上行总线部分的UART转RS485模块被设置为接收状态；当确认为不是第一层从机时，下行总线部分的UART信号电路和转换 RS485模块被设置为接受状态，上行总线部分的UART信号电路和RS485模块被设置为发送状态。

可以理解的是，所述待通信的从机在接收到所述主机发送的数据后，通过上行总线向所述主机发送反馈数据，这种通信方式，下行数据和上行数据没有共同占用同一根总线，从而可以避免数据在总线上的冲突。

在一实施例中，如图9所示，在上述图7的实施例的基础上，本实施例中，所述步骤S203包括：

步骤S2031，接收所述级联系统中上一层从机发送的数据包；

本实施例中，本层从机通讯设备接收所述级联系统中上一层从机发送的数据包，其中，数据包包括上一层的层数值以及校正位等信息。

步骤S2032，对所述数据包进行解析，获取本层从机的级联层数数值；

本实施例中，本层从机通讯设备将接收的数据包进行解析处理，获得层数数值。

步骤S2033，将所述级联层数数值加上预定值后发送至下一层从机；

本实施例中，本层从机将获得的级联层数数值加上预定值如1后发送至下一层从机，在进行若干个循环后，就可以确定本层从机在级联系统中的ID 地址。例如：处于第三层的从机通讯设备，在级联系统刚上电时默认为第一层，排序输入口接收到级联层数数值2后，确认本层为非第一层，并向下层发送级联层数数值3，到下一个循环时，收到级联层数数值3，并向下一层发送级联层数数值4，在初次排序的设定时间内，排序输入口多次收到级联层数数值3后，可以确定本层从机处于第3层。

步骤S2034，在经过预定数量的循环后，确定本层从机在级联层中的ID 地址。

本实施例中，在完成初次排序后，每一层排序输出口定时输出本层通讯设备所在层数的值加1，并检验排序输入口是否有数据输入，从而判断本层所处的级联的层数是否改变。例如：第三层的通讯设备，在初次排序后，已经确定为第三层，在输入口收到的数据应该定时收到级联层数数值3，如果收到了级联层数数值4，此时向下层发送的数据变为级联层数数值5，若等待两个循环，收到的值均为级联层数数值4，则改变本层的ID，并设置为级联层数数值4，即第三层的从机通讯设备改变为第4层从机通讯设备。

本发明还提供一种级联装置1，参照图10，在一实施例中，所述级联装置1包括：

信息获取模块10，用于获取连接在级联系统上的通讯设备的通讯信息；

本实施例中，参照图2，通讯设备优选为KVM设备，KVM设备之间通过级联线进行串行连接形成整个级联系统。其中，级联线可以是普通的VGA (Video Graphics Array，视频传输标准)线、网线或其他非标准通用型线，具体取决于采用何种级联接口。KVM设备的内部硬件电路采用UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)信号电路和RS485 硬件电路等其他电路的结合，与级联线连接后，串联连接的各个KVM设备形成了RS485总线通讯的方式。本优选实施例中，所述级联线包括排序线、RS485 下行总线、RS485上行总线，这三条级联线的通信接口均为独立的通道。

排序处理模块20，用于根据所述通讯信息对所述通讯设备进行排序，并根据排序结果确定所述通讯设备中的主机和从机，其中，所述主机用于选择待通信的从机，并将数据发至所述待通信的从机。

本实施例中，参照图3，排序的主要功能是在级联通信系统中确定一个主机，并将其他各个从机配置一个在系统中唯一的ID地址。KVM设备包括排序输入口和排序输出口，并分别通过排序输入口和输出口与级联线相连接，形成串行数据发送形式。

本实施例中，所述数据包通过时钟线和数据线进行双线传输，或通过 UART转RS485进行单线传输。参照图4，以双线传输为例：上一层通过与下层连接的数据线给下层一个外部中断，下层响应到外部中断后，通过与上层连接的时钟线发起时钟信号，上层收到下层发起的时钟信号后，通过自定义的一套双线通信协议，将数据通过DATA线传输到下层。参照图5，以单线传输为例：为了防止数据在传输过程中的衰减，可以将UART的信号转为RS485信号并进行数据传输。

本优选实施例中，RS485总线通信机制，是一个主从结构方式，一个主机可挂载多个从机，多个从机是以并联方式挂载在总线上的，主机在向从机发送数据时，每个从机都可以收到主机发送的数据。参照图6，内部控制电路产生的UART信号，配合RS485转换模块，采用RS485总线的通信方式进行级联数据通信，可以实现第一层到任意层直接数据通信，而不需要逐层将数据向下发送，从而大大提高了数据传输速率。在硬件上，使用主控集成电路IC自带的UART硬件模块功能进行数据传输和接收，相比使用IC引脚模拟波形的方式，数据的准确率大大提高；因级联的层数过多，从第一层至最后一层的距离将会长达30米，普通IC的输入/输出接口的数据传输距离通常达不到，因此，数据的衰减将会非常厉害。而经过RS485信号转换芯片将UART 信号转换为RS485的信号，数据的传输距离可长达500米，而且在传输过程中的信号衰减的问题也能得到很大的改善，此外，还可实现级联层数达64层，从而具有很强的扩展性。

本优选实施例中，通过排序机制可以形成完善的RS 485总线通信机制，第一层的设备并不是一个固定的设备，即没有固定的主机，因此在排序中首先确定了级联系统中的主机，在整个排序机制完成后，剩余通讯设备作为从机，并得到了在总线上唯一的ID地址，即设备所在级联中的层数值。主机能够根据需要，利用从机在总线上唯一的ID地址来准确的选择某个从机。可以理解的是，在其他实施例中，也可以根据实际需要选择其他合适的串行总线标准，并不限于本实施例。

进一步地，参照图11，所述排序处理模块20包括：

判断单元201，用于判断通讯设备的所述排序输入口是否有数据输入通讯信息；

主机判定单元202，用于若有，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为主机，且位于所述级联系统的第一层；

本实施例中，首先对各层KVM设备进行初次排序，每一层都默认为第一层，从而向下发出排序的数据。在设定时间内，排序输入口若没有数据输入时，则判断本通讯设备为第一层，默认为在总线上处于主机状态。

从机判定单元203，用于若无，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为从机，并确定所述从机在级联系统中的身份识别ID地址。

本实施例中，在排序输入口有数据输入时，判断本通讯设备不为第一层，并默认为在总线上处于从机状态。通过对连接在级联系统上的各个通讯设备进行排序，确定每个通讯设备在级联层上各自的层数，同时也形成了各个通讯设备在整个级联系统中的ID地址。

在一实施例中，主机30，用于选择待通信的从机，并将数据发至所述待通信的从机(图中未标示)。

参照图12，其中，所述主机30包括：

地址搜寻模块301，用于所述主机根据所述从机在级联层中的ID地址搜寻到对应的所述待通信的从机；

发送模块302，用于将数据通过下行总线发送至所述待通信的从机。

本实施例中，主机将需要选择的层数通过命令方式，配合ID地址找到对应层数的通讯设备，再将键盘和鼠标等各类数据通过下行总线把所需要的数据发送至所需要控制的层数。这样，利用排序机制设定总线上主机与从机的配置，并形成从机在级联系统中配置的ID。在排序机制的基础上，使用RS485 总线的方式实现级联通信，使得通讯设备之间，达到一对一通信的目的，从而减少数据传输时间、数据衰减、数据错码率。

本实施例中，所述主机30和从机之间通过RS485下行总线和RS485上行总线进行通讯，具体通信机制如下，

下行总线通信机制：在完成排序机制，第一层确定为主机后，下行总线的UART转RS485模块，被设置为只发送数据状态，以保证数据在通过UART 信号电路时发出UART信号，经过RS485模块时转换为RS485通信信号，配合预先定义的RS485通信协议，将数据发送到指定的ID地址对应的从机通讯设备中。其他层确定为从机后，下行总线对应的UART转RS485模块，被设置为只接收数据的状态。经过排序后，从机通讯设备得知自身的层数值即ID 地址，通过预先定义的RS485通信协议，可以判断第一层是否选择本层进行控制，通过此机制，可以保证在下行总线的通信过程中，不会造成数据的冲突以及多个设备的响应。

上行总线通信机制：在完成排序机制，第一层确定为主机后，上行总线的UART转RS485模块，被设置为只接收数据状态，以保证接收其他层被选定的从机通讯设备发送的数据，从而不会造成数据的冲突。其他层确定为从机后，上行总线对应的UART信号电路和485转换模块被设置为只发送数据状态，第一层每次只会选择其他层中的其中一层的从机通讯设备进行数据通信，被选中的从机通讯设备，在收到第一层通过下行总线发出的反馈命令后，才能通过上行总线将数据反馈给第一层的主机，而未被选择的层数的从机通讯设备，则不能发送数据。

通讯设备的内部控制电路，可以控制UART转RS485模块设置为发送状态还是接受状态。当确认为第一层主机时，下行总线部分的UART转RS485 模块被设置为发送状态，上行总线部分的UART转RS485模块被设置为接收状态；当确认为不是第一层从机时，下行总线部分的UART信号电路和转换 RS485模块被设置为接受状态，上行总线部分的UART信号电路和RS485模块被设置为发送状态。

可以理解的是，所述待通信的从机在接收到所述主机发送的数据后，通过上行总线向所述主机发送反馈数据，这种通信方式，下行数据和上行数据没有共同占用同一根总线，从而可以避免数据在总线上的冲突。

在一实施例中，如图13所示，在上述图11的实施例的基础上，所述从机判定单元203包括：

接收子单元2031，用于接收所述级联系统中上一层从机发送的数据包；

本实施例中，本层从机通讯设备接收所述级联系统中上一层从机发送的数据包，其中，数据包包括上一层的层数值以及校正位等信息。

解析子单元2032，用于对所述数据包进行解析，获取本层从机的级联层数数值；

本实施例中，本层从机通讯设备将接收的数据包进行解析处理，获得层数数值。

加值处理子单元2033，用于将所述级联层数数值加上预定值后发送至下一层从机；

本实施例中，本层从机将获得的级联层数数值加上预定值如1后发送至下一层从机，在进行若干个循环后，就可以确定本层从机在级联系统中的ID 地址。例如：处于第三层的从机通讯设备，在级联系统刚上电时默认为第一层，排序输入口接收到级联层数数值2后，确认本层为非第一层，并向下层发送级联层数数值3，到下一个循环时，收到级联层数数值3，并向下一层发送级联层数数值4，在初次排序的设定时间内，排序输入口多次收到级联层数数值3后，可以确定本层从机处于第3层。

地址确定子单元2034，用于在经过预定数量的循环后，确定本层从机在级联层中的ID地址。

本实施例中，在完成初次排序后，每一层排序输出口定时输出本层通讯设备所在层数的值加1，并检验排序输入口是否有数据输入，从而判断本层所处的级联的层数是否改变。例如：第三层的通讯设备，在初次排序后，已经确定为第三层，在输入口收到的数据应该定时收到级联层数数值3，如果收到了级联层数数值4，此时向下层发送的数据变为级联层数数值5，若等待两个循环，收到的值均为级联层数数值4，则改变本层的ID，并设置为级联层数数值4，即第三层的从机通讯设备改变为第4层从机通讯设备。

本发明还提供一种级联系统，参照图2、图3和图6，在一实施例中，所述级联系统1包括级联线以及通过级联线串行连接的多个通讯设备，本实施例中，所述通讯设备优选为KVM设备，KVM设备之间通过级联线进行串行连接形成整个级联系统。所述级联线包括排序线、下行总线以及上行总线，所述排序线用于依次连接所述多个通讯设备，以确定所述多个通讯设备中的主机和从机；所述下行总线用于连接所述主机以及与所述主机连接的从机，以将所述主机发送的数据依次经所述下行总线传输给所述从机；所述上行总线用于依次连接所述从机以及与所述从机连接的主机，以将所述从机反馈的数据发送给所述主机。这种通信方式，下行数据和上行数据没有共同占用同一根总线，从而可以避免数据在总线上的冲突。

其中，级联线可以是普通的VGA(Video Graphics Array，视频传输标准) 线、网线或其他非标准通用型线，具体取决于采用何种级联接口。KVM设备的内部硬件电路采用UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)信号电路和RS485硬件电路等其他电路的结合，与级联线连接后，串联连接的各个KVM设备形成了RS485总线通讯的方式。本优选实施例中，所述级联线包括排序线、RS485下行总线、RS485上行总线，这三条级联线的通信接口均为独立的通道。所述上行总线和下行总线为RS485 总线。

本发明通过利用排序线依次连接多个通讯设备，以确定所述多个通讯设备中的主机和从机，再通过下行总线连接所述主机以及与所述主机连接的从机，以将所述主机发送的数据依次经所述下行总线传输给所述从机，并通过上行总线依次连接所述从机以及与所述从机连接的主机，以将所述从机反馈的数据发送给所述主机。这样，通过排序机制形成完善的通信基础条件，利用主机以一对一的方式控制其他从机，而不需要通过逐层传递数据，从而可以减少数据的传送时间，最大限度保证数据的实时性和准确率，并解决信号衰减造成的误码错码问题，此外，还具有可扩展更多层级联的特性。

进一步地，参照图4和图5，所述通讯设备包括连接上一层通讯设备的排序输入口、连接下一层通讯设备的排序输出口以及连接所述排序输入口和排序输出口的主控芯片，所述排序线依次连接所述排序输入口、主控芯片以及排序输出口。

本实施例中，排序线的主要功能是在级联系统中确定一个主机，并将其他各个从机配置一个在系统中唯一的ID地址。具体步骤如下：

首先对各层KVM设备进行初次排序，每一层都默认为第一层，从而向下发出排序的数据。在设定时间内，若在排序输入口没有数据输入时，则判断本通讯设备为第一层，默认为在总线上处于主机状态；若在排序输入口有数据输入时，则判断本通讯设备不为第一层，并默认为在总线上处于从机状态。通过对连接在级联系统上的各个通讯设备进行排序，确定每个通讯设备在级联层上各自的层数，同时也形成了各个通讯设备在整个级联系统中的ID地址。

进一步地，本层从机通讯设备接收所述级联系统中上一层从机发送的数据包，其中，数据包包括上一层的层数值以及校正位等信息。本层从机将获得的级联层数数值加上预定值如1后发送至下一层从机，在进行若干个循环后，就可以确定本层从机在级联系统中的ID地址。例如：处于第三层的从机通讯设备，在级联系统刚上电时默认为第一层，排序输入口接收到级联层数数值2后，确认本层为非第一层，并向下层发送级联层数数值3，到下一个循环时，收到级联层数数值3，并向下一层发送级联层数数值4，在初次排序的设定时间内，排序输入口多次收到级联层数数值3后，可以确定本层从机处于第3层。在完成初次排序后，每一层排序输出口定时输出本层通讯设备所在层数的值加1，并检验排序输入口是否有数据输入，从而判断本层所处的级联的层数是否改变。例如：第三层的通讯设备，在初次排序后，已经确定为第三层，在输入口收到的数据应该定时收到级联层数数值3，如果收到了级联层数数值4，此时向下层发送的数据变为级联层数数值5，若等待两个循环，收到的值均为级联层数数值4，则改变本层的ID，并设置为级联层数数值4，即第三层的从机通讯设备改变为第4层从机通讯设备。

进一步地，所述排序线为双线或单线类型，所述双线类型排序线包括并行设置的时钟线和数据线，所述时钟线和数据线分别依次连接所述排序输入口、主控芯片以及排序输出口；所述单线类型排序线具有一信号转换模块，所述信号转换模块依次连接所述排序输入口、主控芯片以及排序输出口。参照图4，以双线传输为例：上一层通过与下层连接的数据线给下层一个外部中断，下层响应到外部中断后，通过与上层连接的时钟线发起时钟信号，上层收到下层发起的时钟信号后，通过自定义的一套双线通信协议，将数据通过数据线传输到下层。参照图5，以单线传输为例：为了防止数据在传输过程中的衰减，可以将UART的信号转为RS485信号并进行数据传输。

进一步地，所述下行总线具有一设于所述通讯设备内的下行信号转换模块，所述下行信号转换模块用于在所述通讯设备确定为主机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据发送状态；在所述通讯设备确定为从机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据接收状态。所述上行总线具有一设于所述通讯设备内的上行信号转换模块，所述上行信号转换模块用于在所述通讯设备确定为主机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据接收状态；在所述通讯设备确定为从机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据发送状态。

本实施例中，所述下行信号转换模块为和上行信号转换模块优选为UART 转RS485模块，在其他实施例中，可以根据需要选择其他可行的转换模块，并不限于本实施例。

本优选实施例中，RS485总线通信机制，是一个主从结构方式，一个主机可挂载多个从机，多个从机是以并联方式挂载在总线上的，主机在向从机发送数据时，每个从机都可以收到主机发送的数据。内部控制电路产生的 UART信号，配合RS485转换模块，采用RS485总线的通信方式进行级联数据通信，可以实现第一层到任意层直接数据通信，而不需要逐层将数据向下发送，从而大大提高了数据传输速率。在硬件上，使用主控集成电路IC自带的UART硬件模块功能进行数据传输和接收，相比使用IC引脚模拟波形的方式，数据的准确率大大提高；因级联的层数过多，从第一层至最后一层的距离将会长达30米，普通IC的输入/输出接口的数据传输距离通常达不到，因此，数据的衰减将会非常厉害。而经过RS485信号转换芯片将UART信号转换为RS485的信号，数据的传输距离可长达500米，而且在传输过程中的信号衰减的问题也能得到很大的改善，此外，还可实现级联层数达64层，从而具有很强的扩展性。

本优选实施例中，通过排序机制可以形成完善的RS 485总线通信机制，第一层的设备并不是一个固定的设备，即没有固定的主机，因此在排序中首先确定了级联系统中的主机，在整个排序机制完成后，剩余通讯设备作为从机，并得到了在总线上唯一的ID地址，即设备所在级联中的层数值。主机能够根据需要，利用从机在总线上唯一的ID地址来准确的选择某个从机。可以理解的是，在其他实施例中，也可以根据实际需要选择其他合适的串行总线标准，并不限于本实施例。

本优选实施例中，下行总线通信机制为：在完成排序机制，第一层确定为主机后，下行总线的UART转RS485模块，被设置为只发送数据状态，以保证数据在通过UART信号电路时发出UART信号，经过RS485模块时转换为RS485通信信号，配合预先定义的RS485通信协议，将数据发送到指定的 ID地址对应的从机通讯设备中。其他层确定为从机后，下行总线对应的UART 转RS485模块，被设置为只接收数据的状态。经过排序后，从机通讯设备得知自身的层数值即ID地址，通过预先定义的RS485通信协议，可以判断第一层是否选择本层进行控制，通过此机制，可以保证在下行总线的通信过程中，不会造成数据的冲突以及多个设备的响应。

本优选实施例中，上行总线通信机制为：在完成排序机制，第一层确定为主机后，上行总线的UART转RS485模块，被设置为只接收数据状态，以保证接收其他层被选定的从机通讯设备发送的数据，从而不会造成数据的冲突。其他层确定为从机后，上行总线对应的UART信号电路和485转换模块被设置为只发送数据状态，第一层每次只会选择其他层中的其中一层的从机通讯设备进行数据通信，被选中的从机通讯设备，在收到第一层通过下行总线发出的反馈命令后，才能通过上行总线将数据反馈给第一层的主机，而未被选择的层数的从机通讯设备，则不能发送数据。

通讯设备的内部控制电路，可以控制UART转RS485模块设置为发送状态还是接受状态。当确认为第一层主机时，下行总线部分的UART转RS485 模块被设置为发送状态，上行总线部分的UART转RS485模块被设置为接收状态；当确认为不是第一层从机时，下行总线部分的UART信号电路和转换 RS485模块被设置为接受状态，上行总线部分的UART信号电路和RS485模块被设置为发送状态。

本实施例中，主机将需要选择的层数通过命令方式，配合ID地址找到对应层数的通讯设备，再将键盘和鼠标等各类数据通过下行总线把所需要的数据发送至所需要控制的层数。这样，利用排序机制设定总线上主机与从机的配置，并形成从机在级联系统中配置的ID。在排序机制的基础上，使用RS485 总线的方式实现级联通信，使得通讯设备之间，达到一对一通信的目的，从而减少数据传输时间、数据衰减、数据错码率。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种级联系统，其特征在于，所述级联系统包括级联线以及通过级联线串行连接的多个通讯设备，所述级联线包括排序线、连接所述多个通讯设备的下行总线以及连接所述多个通讯设备的上行总线，所述排序线用于依次连接所述多个通讯设备，并根据所述多个通讯设备的通讯信息确定所述多个通讯设备中的主机和从机；所述下行总线用于将所述主机发送的数据依次经所述下行总线传输给所述从机；所述上行总线用于将所述从机反馈的数据发送给所述主机；其中，所述多个通讯设备均为KVM设备；所述从机设有多个，且多个所述从机以并联方式挂载在所述下行总线和上行总线上。

2.如权利要求1所述的级联系统，其特征在于，所述通讯设备包括连接上一层通讯设备的排序输入口、连接下一层通讯设备的排序输出口以及连接所述排序输入口和排序输出口的主控芯片，所述排序线依次连接所述排序输入口、主控芯片以及排序输出口。

3.如权利要求2所述的级联系统，其特征在于，所述排序线为双线或单线类型。

4.如权利要求2所述的级联系统，其特征在于，所述下行总线具有一设于所述通讯设备内的下行信号转换模块，所述下行信号转换模块用于在所述通讯设备确定为主机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据发送状态；在所述通讯设备确定为从机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据接收状态。

5.如权利要求2、3或4中任一项所述的级联系统，其特征在于，所述上行总线具有一设于所述通讯设备内的上行信号转换模块，所述上行信号转换模块用于在所述通讯设备确定为主机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据接收状态；在所述通讯设备确定为从机时，在所述主控芯片的控制下切换为数据发送状态。

6.一种级联通信方法，其特征在于，所述级联通信方法包括以下步骤：

获取连接在级联系统上的多个通讯设备的通讯信息；

根据所述通讯信息对所述多个通讯设备进行排序，并根据排序结果确定所述多个通讯设备中的主机和从机，其中，所述主机用于选择待通信的从机，并将数据发至所述待通信的从机；

其中，所述级联系统还包括级联线，所述级联线包括排序线、连接所述多个通讯设备的下行总线以及连接所述多个通讯设备的上行总线，所述排序线用于依次连接所述多个通讯设备，并根据所述多个通讯设备的通讯信息确定所述多个通讯设备中的主机和从机；所述下行总线用于将所述主机发送的数据依次经所述下行总线传输给所述从机；所述上行总线用于将所述从机反馈的数据发送给所述主机；所述多个通讯设备均为KVM设备；所述从机设有多个，且多个所述从机以并联方式挂载在所述下行总线和上行总线上。

7.如权利要求6所述的级联通信方法，其特征在于，所述通讯设备包括排序输入口和排序输出口，所述根据所述通讯信息对所述通讯设备进行排序，并根据排序结果确定所述通讯设备中的主机和从机的步骤包括：

判断通讯设备的所述排序输入口是否有数据输入通讯信息；

若无，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为主机，且位于所述级联系统的第一层；

若有，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为从机，并确定所述从机在级联系统中的身份识别ID地址。

8.如权利要求7所述的级联通信方法，其特征在于，所述若有，则判定所述排序输入口对应的通讯设备为从机，并确定所述从机在级联系统中的身份识别ID地址的步骤包括：

接收所述级联系统中上一层从机发送的数据包；

对所述数据包进行解析，获取本层从机的级联层数数值；

将所述级联层数数值加上预定值后发送至下一层从机；

在经过预定数量的循环后，确定本层从机在级联层中的ID地址。

9.如权利要求8所述的级联通信方法，其特征在于，所述数据包通过时钟线和数据线进行双线传输，或通过UART转RS485进行单线传输。

10.如权利要求8所述的级联通信方法，其特征在于，所述主机用于选择待通信的从机，并将数据发至所述待通信的从机的步骤包括：

所述主机根据所述从机在级联层中的ID地址搜寻到对应的所述待通信的从机；

将数据通过下行总线发送至所述待通信的从机。