CN109800196A - 一种usb接口接入设备 - Google Patents
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Abstract
目前的串口服务器需要用串口服务器的IP地址和端口号结合的方式确定目标串口位置，大规模组网时会出现管理困难。串口服务器端口因热插拔等原因，经常损坏，而连接已经坏掉的服务器端口的串口线与正常的串口线混在一起，增加了线缆管理上的困难，服务器利用率偏低。基于有线以太网的串口服务器模式在管理存在线复杂、被测设备串口与服务器端口号对应困难、热插拔过程中串口容易损坏等问题目前没有解决方案。本公开一方面提供一种USB接口接入设备，包括：USB连接器(101)，选通模块(102)，单片机(103)，WIFI模块(104)，串口模块(105)，与门逻辑电路(106)，串口连接器(107)以解决上述问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信和计算机领域，特别涉及一种USB接口接入设备。
背景技术
目前通信机房的测试网络多数采用基于有线以太网的串口服务器模式，串口服务器提供串口转网络功能，将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口，监控电脑和被测设备两者之间通过IP地址与端口号建立连接。
发明内容
目前的串口服务器需要用串口服务器的IP地址和端口号结合的方式确定目标串口位置，大规模组网时会出现管理困难。串口服务器端口因热插拔等原因，经常损坏，而连接已经坏掉的服务器端口的串口线与正常的串口线混在一起，增加了线缆管理上的困难；串口服务器需要占用机房机柜；一般采用220V交流电供电，而通信机房内，机柜供电都是-48V直流电，220V交流电一般在空调附近，通信机房的布线，因布线空间限制，基本上是为业务服务的，没有空间给每个机框的每一块板卡提供一根串口线缆，增加了布线难度。串口服务器端口坏掉几个后，只能换掉整台服务器，对剩余好用的端口来说是浪费。基于有线以太网的串口服务器模式在管理存在布线复杂、被测设备串口与服务器端口号对应困难、热插拔过程中串口容易损坏等问题目前没有解决方案。
本公开一方面提供一种USB接口接入设备，包括：USB连接器(101)，选通模块(102)，单片机(103)，WIFI模块(104)，串口模块(105)，与门逻辑电路(106)，串口连接器(107)，其中：所述USB连接器(101)，与所述选通模块(102)连接，用于传输数据到所述选通模块(102)；所述选通模块(102)，分别与所述USB连接器(101)、所述与门逻辑电路(106)、所述串口模块(105)、所述单片机(103)相连接，用于控制所述接入设备的工作模式为UART模式或USB模式，当所述接入设备的工作模式为UART模式时传输数据到所述单片机(103)和所述串口模块(105)，从所述与门逻辑电路(106)接收数据；所述单片机(103)，与所述WIFI模块(104)、所述选通模块(102)、所述与门逻辑电路(106)连接，当所述接入设备为UART方式时，用于将从所述选通模块(102)接收的数据UART格式转换为IP格式输出到WIFI模块(104)；将从所述WIFI模块(104)接收的数据从IP格式转换为UART格式输出到与门逻辑电路(106)；所述WIFI模块(104)，与所述单片机(103)连接，用于发送与接收空口数据；所述与门逻辑电路(106)，输入端分别所述串口模块(105)、所述单片机(103)相连接，输出端与所述选通模块(102)连接，用于将所述单片机(103)发送的数据和所述串口模块(105)发送的数据做逻辑与处理后输出到所述选通模块(102)；所述串口模块(105)，分别与所述选通模块(102)、所述与门逻辑电路(106)、所述串口连接器(107)连接，用于将从所述选通模块(102)接收的串口数据发送到所述串口连接器(107)，将从所述串口连接器(107)接收的数据发送到与门逻辑电路(106)。
进一步地，当所述设备的工作模式为USB模式时：所述选通模块(102)，用于与所述单片机(103)进行数据交换；所述单片机(103)，用于配置并存储所述单片机(103)的IP地址和设备名称。
进一步地，所述选通模块(102)包括选通按钮。
进一步地，所述与门逻辑电路(106)为与门芯片。
进一步地，所述与门逻辑电路(106)为与门，具有两个输入端，一个输出端，所述两个输入端分别所述串口模块(105)、所述单片机(103)相连接，所述输出端与所述选通模块(102)连接，用于将所述单片机(103)发送的数据和所述串口模块(105)发送的数据做逻辑与处理输出后所述选通模块(102)。
进一步地，所述串口模块(105)为RS232芯片。
进一步地，所述WIFI模块(104)包括天线和WIFI芯片，所述WIFI芯片与所述单片机(103)连接，所述天线与所述WIFI芯片连接，所述WIFI芯片用于将接收的IP数据转换为射频信号并通过所述天线发送，或，所述WIFI芯片用于接收所述天线所接收的射频信号并转化为IP数据。
进一步地，所述WIFI模块(104)包括天线，所述天线与所述单片机(103)连接，所述单片机(103)还用于将IP数据转换为射频信号通过所述天线发送，或，所述单片机(103)还用于接收所述天线所接收的射频信号并转化为IP数据。
进一步地，所述WIFI芯片为支持IEEE802.11b 11Mbps标准的WIFI芯片。
本公开提供的一种USB接口接入设备，可以通过无线传输的方式传输串口数据，解决了基于有线以太网的串口服务器模式在管理存在布线复杂、被测设备串口与服务器端口号对应困难、热插拔过程中串口容易损坏等问题，与现有基于有线以太网的串口服务器模式相比，组网简单，无需布线，容易管理，且向后兼容了串口服务器使用场景，在通信机房内可放置多个AP，分别接入局域网。由此组成一个较大的串口网络。达到了保护投资、节约成本等效果。采用本发明所述装置。
附图说明
图1是本公开实施例的一种USB接口接入设备的结构示意图一；
图2是本公开实施例的一种USB接口接入设备的结构示意图二；
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本公开实施例一方面提供一种USB接口接入设备，图1是本公开实施例的一种USB接口接入设备的结构示意图一，如图1所示，包括：USB连接器(101)，选通模块(102)，单片机(103)，WIFI模块(104)，串口模块(105)，与门逻辑电路(106)，串口连接器(107)，其中：所述USB连接器(101)，与所述选通模块(102)连接，用于传输数据到所述选通模块(102)；所述选通模块(102)，分别与所述USB连接器(101)、所述与门逻辑电路(106)、所述串口模块(105)、所述单片机(103)相连接，用于控制所述接入设备的工作模式为UART模式或USB模式，当所述接入设备的工作模式为UART模式时传输数据到所述单片机(103)和所述串口模块(105)，从所述与门逻辑电路(106)接收数据；所述单片机(103)，与所述WIFI模块(104)、所述选通模块(102)、所述与门逻辑电路(106)连接，当所述接入设备为UART方式时，用于将从所述选通模块(102)接收的数据UART格式转换为IP格式输出到WIFI模块(104)；将从所述WIFI模块(104)接收的数据从IP格式转换为UART格式输出到与门逻辑电路(106)；所述WIFI模块(104)，与所述单片机(103)连接，用于发送与接收空口数据；所述与门逻辑电路(106)，输入端分别所述串口模块(105)、所述单片机(103)相连接，输出端与所述选通模块(102)连接，用于将所述单片机(103)发送的数据和所述串口模块(105)发送的数据做逻辑与处理后输出到所述选通模块(102)；所述串口模块(105)，分别与所述选通模块(102)、所述与门逻辑电路(106)、所述串口连接器(107)连接，用于将从所述选通模块(102)接收的串口数据发送到所述串口连接器(107)，将从所述串口连接器(107)接收的数据发送到与门逻辑电路(106)。
本公开一方面提供一种USB接口接入设备，图2是本公开实施例的一种USB接口接入设备的结构示意图二，如图2所示，包括：USB连接器(101)，选通模块(102)，单片机(103)，WIFI模块(104)，串口模块(105)，与门(106)，串口连接器(107)，其中：所述USB连接器(101)，与所述选通模块(102)连接，用于传输数据到所述选通模块(102)；所述选通模块(102)，分别与所述USB连接器(101)、所述与门(106)、所述串口模块(105)、所述单片机(103)相连接，用于控制所述接入设备的工作模式为UART模式或USB模式，当所述接入设备的工作模式为UART模式时传输数据到所述单片机(103)和所述串口模块(105)，从所述与门(106)接收数据；所述单片机(103)，与所述WIFI模块(104)、所述选通模块(102)、所述与门(106)连接，当所述接入设备为UART方式时，用于将从所述选通模块(102)接收的数据UART格式转换为IP格式输出到WIFI模块(104)；将从所述WIFI模块(104)接收的数据从IP格式转换为UART格式输出到与门(106)；所述WIFI模块(104)，与所述单片机(103)连接，用于发送与接收空口数据；所述与门逻辑电路(106)，输入端分别所述串口模块(105)、所述单片机(103)相连接，输出端与所述选通模块(102)连接，用于将所述单片机(103)发送的数据和所述串口模块(105)发送的数据做逻辑与处理后输出到所述选通模块(102)；所述串口模块(105)，分别与所述选通模块(102)、所述与门(106)、所述串口连接器(107)连接，用于将从所述选通模块(102)接收的串口数据发送到所述串口连接器(107)，将从所述串口连接器(107)接收的数据发送到与门(106)。
本公开提供的插入设备一种优选的实施方式是，该设备具有可热插拔的wifi模块，工作在UART模式时可热插拔的wifi模块连接的单片机实现串口服务器功能，把UART数据转换成IP数据包，通过wifi芯片和天线，传送到WIFI无线接入点(AP,Access Point)，AP再把IP包传到PC机或局域网，IP数据包最后到通信机房管理员的PC电脑；PC电脑的IP数据包，先到局域网，再通过AP转发给可热插拔的wifi模块，经过单片机做IP到UART的协议转换后，以UART模式发送到被测设备的串口端。在通信机房内，可放置多个AP，分别接入局域网。由此组成一个较大的串口网络。
本公开的USB连接器可以采用标准USB连接器，WIFI模块支持热插拔的选择按钮选通USB时，管脚定义为电源(5V)、USB_D-、USB_D+、GND，其中USB_D-和USB_D+是USB差分对。可热插拔的wifi模块的选择按钮选通UART时，管脚定义为电源(5V)、Tx、Rx、GND。其中Tx是从母板输出到子卡的UART数据线，Rx是从子卡输出到母板的UART数据线。USB连接器接口的USB电源遵循USB标准规范，限流500mA。USB连接器接口的UART信号线Tx和Rx在母板侧和子卡侧各加串接100-330欧姆限流电阻，
优选的，USB连接器接口的UART信号线Tx和Rx在母板侧和子卡侧各加支持热插拔的74系列芯片。
进一步地，当所述设备的工作模式为USB模式时：所述选通模块(102)，用于与所述单片机(103)进行数据交换；所述单片机(103)，用于配置并存储所述单片机(103)的IP地址和设备名称。
进一步地，所述选通模块(102)包括选通按钮。
作为本公开的一种优选方式，当选通按钮OFF时，选通UART，单片机实现串口协议与IP协议的转换，实现UART数据和IP数据的转换；当选通按钮ON时，选通USB，单片机实现USB从设备slave功能，可以配置并存储该模块的IP地址和设备名称；
进一步地，所述与门逻辑电路(106)为与门芯片。
进一步地，所述与门逻辑电路(106)为与门，具有两个输入端，一个输出端，所述两个输入端分别所述串口模块(105)、所述单片机(103)相连接，所述输出端与所述选通模块(102)连接，用于将所述单片机(103)发送的数据和所述串口模块(105)发送的数据做逻辑与处理输出后所述选通模块(102)。
进一步地，所述串口模块(105)为RS232芯片。
此模块可以提供普通的RS232接口，连接传统模式的串口服务器，实现了该模块支持传统串口服务器应用模式；
进一步地，所述WIFI模块(104)包括天线和WIFI芯片，所述WIFI芯片与所述单片机(103)连接，所述天线与所述WIFI芯片连接，所述WIFI芯片用于将接收的IP数据转换为射频信号并通过所述天线发送，或，所述WIFI芯片用于接收所述天线所接收的射频信号并转化为IP数据。
进一步地，所述WIFI模块(104)包括天线，所述天线与所述单片机(103)连接，所述单片机(103)还用于将IP数据转换为射频信号通过所述天线发送，或，所述单片机(103)还用于接收所述天线所接收的射频信号并转化为IP数据。
因AP通过WIFI天线，外接上百台设备经过AP同时往监控室PC转发数据时，如果每个设备都运行高速度必然存在丢包问题，所以需要对设备进行限速处理，限速功能实现方式如下：
选择数据率最低的WIFI芯片，各种WIFI标准里面，速率最低的标准为IEEE802.11b11Mbps串口最高速率为115200bps(115.2Kbps每秒115200比特)，AP与监控室PC之间用百兆或千兆以太网双绞线互联，百兆以太网40％有效数据率下，理论上可以支持300台以上可热插拔的wifi模块，千兆以太网40％有效数据率下，理论上可以支持3000台以上可热插拔的wifi模块。
把支持多种速率的WIFI芯片设置成数据率最低的IEEE802.11b 11Mbps，以实现限速功能。设备也支持传统串口服务器，具体实现如下：
数据经过选通模块(102)后，分别输出给，处理器发出的数据，单片机(103)和串口模块(105)都能收得到，为一种广播模式的实现方式。
单片机(103)和串口模块(105)输出的信号经过与逻辑芯片后，输出给选通模块，为一种二选一的实现方式。因串口连接器与WIFI通道不会同时使用，所以该二选一的实现方式能实现传统串口服务器和WIFI组网模式的二选一。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种USB接口接入设备，其特征在于，包括：USB连接器，选通模块，单片机，WIFI模块，串口模块，与门逻辑电路，串口连接器，其中：
所述USB连接器，与所述选通模块连接，用于传输数据到所述选通模块；
所述选通模块，分别与所述USB连接器、所述与门逻辑电路、所述串口模块、所述单片机相连接，用于控制所述接入设备的工作模式为UART模式或USB模式，当所述接入设备的工作模式为UART模式时传输数据到所述单片机和所述串口模块，从所述与门逻辑电路接收数据；
所述单片机，与所述WIFI模块、所述选通模块、所述与门逻辑电路连接，当所述接入设备为UART方式时，用于将从所述选通模块接收的数据UART格式转换为IP格式输出到WIFI模块；将从所述WIFI模块接收的数据从IP格式转换为UART格式输出到与门逻辑电路；
所述WIFI模块，与所述单片机连接，用于发送与接收空口数据；
所述与门逻辑电路，输入端分别所述串口模块、所述单片机相连接，输出端与所述选通模块连接，用于将所述单片机发送的数据和所述串口模块发送的数据做逻辑与处理后输出到所述选通模块；
所述串口模块，分别与所述选通模块、所述与门逻辑电路、所述串口连接器连接，用于将从所述选通模块接收的串口数据发送到所述串口连接器，将从所述串口连接器接收的数据发送到与门逻辑电路。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当所述设备的工作模式为USB模式时：
所述选通模块，用于与所述单片机进行数据交换；
所述单片机，用于配置并存储所述单片机的IP地址和设备名称。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述选通模块包括选通按钮。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述与门逻辑电路为与门芯片。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述与门逻辑电路为与门，具有两个输入端，一个输出端，所述两个输入端分别所述串口模块、所述单片机相连接，所述输出端与所述选通模块连接，用于将所述单片机发送的数据和所述串口模块发送的数据做逻辑与处理输出后所述选通模块。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述串口模块为RS232芯片。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述WIFI模块包括天线和WIFI芯片，所述WIFI芯片与所述单片机连接，所述天线与所述WIFI芯片连接，所述WIFI芯片用于将接收的IP数据转换为射频信号并通过所述天线发送，
或
所述WIFI芯片用于接收所述天线所接收的射频信号并转化为IP数据。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述WIFI模块包括天线，所述天线与所述单片机连接，所述单片机还用于将IP数据转换为射频信号通过所述天线发送
或
所述单片机还用于接收所述天线所接收的射频信号并转化为IP数据。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述WIFI芯片为支持IEEE802.11b 11Mbps标准的WIFI芯片。
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