CN106445859A - 一种单板上多个处理器调试口复用切换方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信领域,具体涉及一种单板上多个处理器调试口复用切换方法和装置。现有技术中，现有技术对于单板上多个处理器串口、网口复用的切换存在操作不便的问题，本发明采用输入串口命令的方式实现单板（处理器模块）上多个处理器串口/网口的复用，整个过程均通过单板上的可编程逻辑器件来处理，无须任何一个CPU参与控制。与现有通过插拔或拨码的串口/网口复用方式相比，切换方式更加方便，提高了用户体验。与现有的通过CPU识别串口切换命令的串口复用方式相比，本发明无需单板上任何一个CPU参与控制，减轻了CPU的负担，使CPU专注于完成其自身的功能，使单板上各个电路模块的功能更加清晰独立。

Description

一种单板上多个处理器调试口复用切换方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域,具体涉及一种单板上多个处理器调试口复用切换方法和装置。

技术背景

随着互联网技术的发展，人们对路由器提出了更高的要求，路由器系统的复杂度越来越高，在单个单板（处理器模块）上采用两个或者多个处理器的设计层出不穷。为了节约单板的成本和PCB空间，提升用户体验，多个处理器之间调试口（串口和网口）的复用成为设计中必须精心处理的问题。现有技术对于单板上多个处理器串口、网口复用的切换方法已比较成熟。中国专利申请CN201310220104.9，设计了多个处理器的串口切换电路，能将多个处理器的串口共用一个面板串口插座，通过拔插跳线帽来实现面板串口插座连接到不同的处理器串口。另一件中国专利申请CN200910172971.3，发明了一种以太网口切换方法和装置，能够通过拨码开关控制模拟开关，从而实现两个内部网口复用一个外部以太网插座。与出多个串口、网口相比，这两个设计虽然通过复用插座的方法降低了单板设计成本，减小了PCB面积，但是插拔和拨码的操作不够方便，难免影响客户的用户体验。

发明内容

本发明的目的在于解决以下两个问题，一是使单板上多个处理器的调试串口能复用一个串口插座，通过命令的方式实现不同处理器串口间切换；二是使单板上多个处理器的调试网口能复用一个网口插座，通过命令的方式实现不同处理器网口间的切换。

本发明提供了一种一种单板上多个处理器调试口复用切换装置，包含调试串口、 电平转换模块、处理器模块、指示灯、调试网口、变压器、模拟开关、PHY模块；还包括可编程逻辑器件 ，可编程逻辑器件由采样时钟产生模块、串口数据帧接收和解析模块、串口切换控制模块、切换结果指示模块以及网口切换控制模块组成，串口数据帧接收和解析模块分别和时钟产生模块、串口切换控制模块、切换结果指示模块以及网口切换控制模块相连接；调试串口与电平转换模块相连，可编程逻辑器件分别与电平转换模块、指示灯、模拟开关、以及处理器模块上所有CPU的串口信号相连；调试网口与变压器相连；模拟开关与变压器、可编程逻辑器件相连，模拟开关还与PHY模块上的以太网口信号口相连。

本发明所提供的装置，通过可编程逻辑器件接收和识别调试机发送到调试串口的串口/网口切换命令，并根据不同的切换命令，对串口/网口进行切换，从而把选定CPU的串口/网口信号选通到调试串口或调试网口上。

本发明还提供了一种单板上多个处理器调试口复用的切换方法，包括以下步骤：

（1）处理器模块上电，可编程逻辑器件中的串口切换控制模块默认选择处理器模块上某一处理器的串口与面板串口连通，并通过指示灯指示；

（2）调试机通过调试串口、电平转换模块给可编程逻辑器件发送串口数据帧，串口数据帧接收和解析模块不断的侦听、判断是否收到数据帧；

（3）若串口数据帧接收和解析模块侦听到串口数据帧，发送FRAME_START信号给采样时钟产生模块，启动串口信号采样时钟。若没有接收到该串口数据帧，则保持侦听状态；

（4）串口数据帧接收和解析模块通过采样时钟产生模块产生的时钟对串口数据帧信号进行采样，并保存数据帧中的有效数据；

（5）串口数据帧接收和解析模块判断串口数据帧是否传输完毕，传输完毕则发送FRAME_END信号给采样时钟产生模块，并关闭串口信号采样时钟，未传输完毕则继续采样和保存数据帧中有效数据；

（6）串口数据帧接收和解析模块判断保存的有效数据是否为串口/网口切换命令，若不是串口/网口切换命令，则切换标志UART_SEL/ OAM_SEL保持不变，流程返回到步骤（2）；若是串口切换命令，则把新的切换标志UART_SEL送给串口切换控制模块；串口切换控制模块根据UART_SEL信号把目标CPU的串口信号选通到调试串口，若是网口切换命令，则把新的切换标志OAM_SEL送给网口切换控制模块，网口切换控制模块对模拟开关发送选通控制信号，模拟开关把目标CPU对应PHY 模块上的网口信号选通到调试网口；

（7）切换结果指示模块根据选通结果进行点灯，对外指示CPU串口/网口切换结果。

本发明所提供的方法和装置，与现有技术相比，本发明能够采用输入串口命令的方式实现单板（处理器模块）上多个处理器串口/网口的复用，且整个过程均通过单板上的可编程逻辑器件（CPLD）来处理，无须任何一个CPU参与控制。与现有通过插拔或拨码的串口/网口复用方式相比，切换方式更加方便，提高了用户体验。与现有的通过CPU识别串口切换命令的串口复用方式相比，本发明无需单板上任何一个CPU参与控制，减轻了CPU的负担，使CPU专注于完成其自身的功能，使单板上各个电路模块的功能更加清晰独立。

附图说明：

图1 是 本发明主要功能模块的框图；

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述：

实施例1：

参照附图1，一种单板上多个处理器调试口复用切换装置，包含调试串口10、 电平转换模块20、处理器模块80、指示灯90、调试网口100、变压器110、模拟开关120、PHY模块140；还包括可编程逻辑器件 70，所述的可编程逻辑器件 70由采样时钟产生模块30、串口数据帧接收和解析模块40、串口切换控制模块50、切换结果指示模块60以及网口切换控制模块130组成，串口数据帧接收和解析模块40分别和时钟产生模块30、串口切换控制模块50、切换结果指示模块60以及网口切换控制模块130相连接；调试串口10与电平转换模块20相连，可编程逻辑器件70分别与电平转换模块20、指示灯90、模拟开关120、以及处理器模块80上所有CPU的串口信号相连；调试网口100与变压器110相连；模拟开关120与变压器110、可编程逻辑器件70相连，模拟开关120还与PHY模块140上的以太网口信号口相连。

调试机发送的串口信号可经依次调试串口10、电平转换模块20送到可编程逻辑器件70的UART_RX信号管脚。可编程逻辑器件70中的串口数据帧接收和解析模块40检测该管脚信号的下降沿，并输出一个FRAME_START（高电平脉冲）信号给采样时钟产生模块30，表示一帧数据接收工作已经开始，请求其输出采样时钟。采样时钟产生模块30根据设置的串口波特率，对可编程逻辑器件70中的时钟进行计数分频，产生与串口波特率一致的采样时钟。

采样时钟对输入到串口数据帧接收和解析模块40的串口信号进行采样，并根据串口传输协议保存有效数据。

设计中采用的串口协议为：波特率115200bps，起始位1bit，数据位8bits（低位在前、高位在后），奇偶校验位NONE，停止位1bit。

串口数据帧接收和解析模块40中设计了一个8bits的串口数据寄存器R_rx_temp_data，用于保存采样到的串口数据帧中的有效数据。串口数据帧接收和解析模块40从检测到数据帧的第一个下降沿后，对采样时钟产生模块30产生的每个时钟进行计数，从０开始计起，并把1－8时钟周期采样的数据保存到R_rx_temp_data。第0、9、10采样周期采样的值忽略。第10个采样周期后，把对采样时钟的计数清零。

把保存的R_rx_temp_data中的值与设定的串口/网口切换命令ASCII码值倒序后的值对比，判断是否为串口/网口切换命令，并输出UART_SEL / OAM_SEL指示位给串口切换控制模块50以及网口切换控制模块130。若R_rx_temp_data是串口切换命令，UART_SEL值会发生变化。串口切换控制模块50根据输入的UART_SEL值把目标CPU的串口信号选通到与调试串口10连通的可编程逻辑器件70的信号管脚，实现多个CPU之间的串口切换。同时把切换的标志送给切换结果指示模块60进行点灯指示；

若是网口切换命令，OAM_SEL值会发生变化。网口切换控制模块130根据OAM_SEL值向模拟开关120发出切换控制信号，模拟开关120根据切换控制信号把目标CPU对应PHY的网口信号选通到调试网口100，实现多个CPU之间的网口切换。同时把切换的标志送给切换结果指示模块60进行点灯指示。

若不是串口/切换命令，则串口切换控制模块50、网口切换控制模块130和切换结果指示模块60不动作。串口数据帧接收和解析模块40继续侦听新的串口数据帧。

实施例2：

参照附图1，一种单板上多个处理器调试口复用切换的方法，包含以下步骤：

步骤一：处理器模块80上电，可编程逻辑器件70中的串口切换控制模块50默认选择处理器模块80上某一处理器的串口与面板串口连通，并通过指示灯指示；

步骤二：调试机通过调试串口10、电平转换模块20给可编程逻辑器件70发送串口数据帧，串口数据帧接收和解析模块40不断的侦听、判断是否收到数据帧；

步骤三：若串口数据帧接收和解析模块40侦听到串口数据帧，发送FRAME_START信号给采样时钟产生模块30，启动串口信号采样时钟。若没有接收到该串口数据帧，则保持侦听状态；

步骤四：串口数据帧接收和解析模块40通过采样时钟产生模块30产生的时钟对串口数据帧信号进行采样，并保存数据帧中的有效数据；

步骤五：串口数据帧接收和解析模块40判断串口数据帧是否传输完毕，传输完毕则发送FRAME_END信号给采样时钟产生模块30，并关闭串口信号采样时钟，未传输完毕则继续采样和保存数据帧中有效数据；

步骤六：串口数据帧接收和解析模块40判断保存的有效数据是否为串口/网口切换命令，若不是串口/网口切换命令，则切换标志UART_SEL/ OAM_SEL保持不变，流程返回到步骤二；若是串口切换命令，则把新的切换标志UART_SEL送给串口切换控制模块50；串口切换控制模块50根据UART_SEL信号把目标CPU的串口信号选通到调试串口10，若是网口切换命令，则把新的切换标志OAM_SEL送给网口切换控制模块130，网口切换控制模块130对模拟开关120发送选通控制信号，模拟开关120把目标CPU对应PHY 模块140上的网口信号选通到调试网口100；

步骤七：切换结果指示模块60根据选通结果进行点灯，对外指示CPU串口/网口切换结果。

Claims (3)

1. 一种单板上多个处理器调试口复用切换装置，包含调试串口（10）、 电平转换模块（20）、处理器模块(80)、指示灯(90)、调试网口(100)、变压器(110)、模拟开关(120)、PHY模块(140)；其特征在于：还包括可编程逻辑器件 (70)，所述的可编程逻辑器件 (70)由采样时钟产生模块（30）、串口数据帧接收和解析模块（40）、串口切换控制模块（50）、切换结果指示模块（60）以及网口切换控制模块(130)组成，串口数据帧接收和解析模块（40）分别和时钟产生模块（30）、串口切换控制模块（50）、切换结果指示模块（60）以及网口切换控制模块(130)相连接；调试串口（10）与电平转换模块（20）相连，可编程逻辑器件（70）分别与电平转换模块（20）、指示灯（90）、模拟开关（120）、以及处理器模块(80)上所有CPU的串口信号相连；调试网口（100）与变压器（110）相连；模拟开关（120）与变压器（110）、可编程逻辑器件（70）相连，模拟开关（120）还与PHY模块（140）上的以太网口信号口相连。

2.一种单板上多个处理器调试口复用的切换方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：处理器模块(80)上电，可编程逻辑器件（70）中的串口切换控制模块（50）默认选择处理器模块(80)上某一处理器的串口与面板串口连通，并通过指示灯指示；

步骤二：调试机通过调试串口（10）、电平转换模块（20）给可编程逻辑器件（70）发送串口数据帧，串口数据帧接收和解析模块（40）不断的侦听、判断是否收到数据帧；

步骤三：若串口数据帧接收和解析模块（40）侦听到串口数据帧，发送FRAME_START信号给采样时钟产生模块（30），启动串口信号采样时钟。

3.若没有接收到该串口数据帧，则保持侦听状态；

步骤四：串口数据帧接收和解析模块（40）通过采样时钟产生模块（30）产生的时钟对串口数据帧信号进行采样，并保存数据帧中的有效数据；

步骤五：串口数据帧接收和解析模块（40）判断串口数据帧是否传输完毕，传输完毕则发送FRAME_END信号给采样时钟产生模块（30），并关闭串口信号采样时钟，未传输完毕则继续采样和保存数据帧中有效数据；

步骤六：串口数据帧接收和解析模块（40）判断保存的有效数据是否为串口/网口切换命令，若不是串口/网口切换命令，则切换标志UART_SEL/ OAM_SEL保持不变，流程返回到步骤二；若是串口切换命令，则把新的切换标志UART_SEL送给串口切换控制模块（50）；串口切换控制模块（50）根据UART_SEL信号把目标CPU的串口信号选通到调试串口（10），若是网口切换命令，则把新的切换标志OAM_SEL送给网口切换控制模块（130），网口切换控制模块（130）对模拟开关（120）发送选通控制信号，模拟开关（120）把目标CPU对应PHY 模块（140）上的网口信号选通到调试网口（100）；

步骤七：切换结果指示模块（60）根据选通结果进行点灯，对外指示CPU串口/网口切换结果。