CN112740191B - 通信装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种具有通信控制器的通信装置,该通信控制器具有用于与主机通信的主机侧通信接口和多个从机侧通信接口。每个从机侧通信接口具有多个电管脚,该多个电管脚可配置为定义在其上实现所选通信协议的通信端口。每个管脚与具有预定布局的从机插座电通信。每个从机插座被配置为容纳与所选通信协议相对应的协议适配器,并且被配置为促进外部从机设备和相关通信端口之间的通信。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年6月8日提交的南非临时专利申请第2018/03814号的优先权,该申请通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及一种通信装置。它在促进物联网(Internet of Things,IoT)边缘路由器和IoT端节点(end-node)设备之间的通信方面有着特殊的应用,尽管不是唯一的应用。
背景技术
“物联网”或“IoT”是一个与连接到互联网的数十亿物理电子设备的网络相关的术语。历史上,大多数具有高计算能力和连接性的计算设备被认为是“连接”到互联网的,并因此可以经由互联网访问。然而,“物联网”中的“物”包括以前一般认为是独立(stand-alone)的、并往往是非智能的设备的设备。因此,IoT设备可以包括像住宅灯开关或工业锅炉上的压力传感器这样简单的设备。
IoT的工业应用几乎是无限的,并通过实时远程监控和控制继续变革工业。然而,为了能够将这样的多种设备集成到IoT网络中,有必要提供接口,这些“物”或“端节点”可以连接到该接口,以便于与其进行通信。这些接口设备被称为“IoT边缘路由器”。
随着通过IoT可连接的设备种类如此众多,端节点的通信协议和硬件接口的种类也同样数量庞大。商用边缘路由器通常设置有固定数量的通信端口,例如2个通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)端口和2个通用异步接收器-发送器(universalasynchronous receiver-transmitter,UART)端口,它们可以使用RS-232或RS-485协议操作。特别是在安装了传统设备的情况下,特定边缘路由器的通信端口可能不足以与这些传统设备接口。
因此,申请人认为还有改进的余地。
本发明背景的前述讨论仅旨在促进对本发明的理解。应当理解的是,该讨论并不承认所提及的任何材料是在本申请的优先权日的本领域公知常识的一部分。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种通信装置,该通信装置包括通信控制器,该通信控制器具有用于与主机通信的主机侧通信接口和多个从机侧通信接口,每个从机侧通信接口具有多个电管脚(electrical pin),该多个电管脚可配置为定义在其上实现所选通信协议的通信端口,并且每个管脚还与具有预定布局的从机插座电通信,其中每个从机插座被配置为容纳(receive)与所选通信协议相对应的协议适配器,该协议适配器被配置为促进外部从机设备和相关通信端口之间的通信。
进一步的特征提供了通信控制器被配置为将通过主机侧通信接口接收的数据发送到特定的从机侧通信接口端口,以发送到从机设备;并且提供了通信控制器被配置为将通过从机侧端口从从机设备接收的数据发送到主机侧通信接口,以发送到主机。
在一个实施例中,通信控制器可以是微处理器,其被配置为在其上实现多个从机侧通信接口;在另一个实施例中,通信控制器是通信桥集成电路,例如,FTDITM型号FT4232集成电路。
进一步的特征提供了每个从机侧通信接口可配置为定义通信端口,该通信端口动态地(on the fly)在其上实现所选通信协议;提供了通信控制器与用于特定通信接口配置的存储的非易失性电子存储器通信;提供了非易失性电子存储器是电可擦除可编程只读存储器(EEPROM);并且提供了通信控制器被布置为在启动时恢复存储的通信接口配置。
进一步的特征提供了主机侧通信接口是USB接口;提供了通信装置具有存储在其上的标识符,以使主机能够将其标识为要被配置的特定装置;提供了主机侧通信接口提供USB集线器,以便于另外的USB设备连接到同一USB总线;提供了另外的USB设备是另外的通信装置;并且提供了使得USB集线器是通电的USB集线器(powered USB hub)。
进一步的特征提供了每个从机侧通信接口是具有8个电管脚的8位接口;提供了从机侧通信接口可配置为定义一个以上的通信端口;以及提供了在从机侧通信接口中的每一个上定义的每个通信端口上实现的所选协议从包括以下各项的组中选择:串行外围接口(serial peripheral interface,SPI))协议、集成电路间(inter-integrated circuit,I2CTM)协议或双线接口(two-wire interface,TWI)协议、单线接口协议、JTAG协议、通用异步接收器-发送器(universal asynchronous receiver-transmitter,UART)协议、控制器局域网(controller area network,CAN)总线协议和二进制协议;提供了协议适配器被布置为用于将从机侧接口信号转换为RS-232标准、RS-485标准等;并且提供了协议适配器被布置为将从机设备的模拟信号转换成数字数据,并且被布置为通过数字通信协议将其传送到从机侧通信接口。
进一步的特征提供了每个从机插座允许协议适配器可移除地容纳在其中;提供了每个协议适配器的布局至少部分地对应于从机插座的布局;并且提供了协议适配器在至少从机插座的子集之间互换。
进一步的特征提供了每个协议适配器被布置为将从机设备的通信信号转换成与从机侧通信接口电兼容;提供了每个协议适配器被布置为将从机侧通信接口的通信信号转换成与从机设备电兼容;提供了从机插座的面向从机侧的部分与机电连接器电通信,以允许从机设备与其电连接。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于配置通信装置的计算机实现的方法,该方法在主机处执行,并且包括:
向该装置的通信控制器发送配置指令,该配置指令包括所选通信协议标识符;
使通信控制器配置其从机侧通信接口的电管脚,以定义通信端口并在其上实现与通信协议标识符相对应的通信协议,从机侧通信接口的管脚与具有预定布局的从机插座电通信;
由此通过从机插座内所容纳的与所选通信协议相对应的协议适配器来促进通信端口和外部从机设备之间的通信。
进一步的特征提供了在发送配置指令的步骤之前是从通信装置接收装置标识符的步骤;提供了在发送配置指令的步骤之前是从通信装置接收指示通信装置的当前从机侧通信接口配置的当前配置消息的步骤;以及提供了配置指令包括装置标识符,通信装置被布置为将配置指令标识为通过其中的装置标识符寻址到它。
进一步的特征提供了使通信控制器配置从机侧通信接口的电管脚的步骤包括使通信控制器在其上配置一个以上的通信端口;使通信控制器配置从机侧通信接口的电管脚的步骤包括使通信控制器在每个通信端口上实现从包括以下各项的组中选择的协议:串行外围接口(SPI)协议、集成电路间(I2CTM)协议或双线接口(TWI)协议、单线接口协议、JTAG协议、通用异步接收器-发送器(UART)协议、控制器局域网(CAN)总线协议和二进制协议;提供了协议适配器被布置为将从机侧接口信号转换为RS-232标准、RS-485标准等;并且提供了协议适配器被布置为将从机设备的模拟信号转换成数字数据,并且被布置为通过数字通信协议将其传送到从机侧通信接口。
根据本发明的又一方面,提供了一种用于配置通信装置的计算机实现的方法,该方法在通信装置处执行,并且包括:
在该装置的通信控制器处接收配置指令,该配置指令包括所选通信协议标识符;
配置通信控制器的从机侧通信接口的电管脚,以定义通信端口并在其上实现与通信协议标识符相对应的通信协议,从机侧通信接口的管脚与具有预定布局的从机插座电通信;
由此通过从机插座内所容纳的与所选通信协议相对应的协议适配器来促进通信端口和外部从机设备之间的通信。
进一步的特征提供了在接收配置指令的步骤之前是发送该装置的标识符的步骤;提供了在接收配置指令的步骤之前是发送指示该通信装置的当前从机侧通信接口配置的当前配置消息的步骤;以及提供了配置指令包括装置标识符,该通信装置被布置为将配置指令标识为通过其中的装置标识符寻址到它。
进一步的特征提供了配置从机侧通信接口的电管脚的步骤包括在其上配置一个以上的通信端口;提供了在每个通信端口上实现的协议从包括以下协议的组中选择:串行外围接口(SPI)协议、集成电路间(I2CTM)协议或双线接口(TWI)协议、单线接口协议、JTAG协议、通用异步接收器-发送器(UART)协议、控制器局域网(CAN)总线协议和二进制协议;提供了协议适配器被布置为将从机侧接口信号转换为RS-232标准、RS-485标准等;并且提供了协议适配器被布置为将从机设备的模拟信号转换成数字数据,并且被布置为通过数字通信协议将其传送到从机侧通信接口。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于配置通信装置的计算机程序产品,该计算机程序产品包括具有存储的计算机可读程序代码的计算机可读介质,用于执行以下步骤:
向该装置的通信控制器发送配置指令,该配置指令包括所选通信协议标识符;
使通信控制器配置其从机侧通信接口的电管脚,以定义通信端口并在其上实现与通信协议标识符相对应的通信协议,从机侧通信接口的管脚与具有预定布局的从机插座电通信;
由此通过与从机插座内所容纳的与所选通信协议相对应的协议适配器来促进通信端口和外部从机设备之间的通信。
进一步的特征提供了计算机可读介质成为非暂时性计算机可读介质,并提供了计算机可读程序代码可由处理电路执行。
现在将参考附图,仅以示例的方式描述本发明的实施例。
附图说明
在附图中:
图1是其中使用根据本发明的通信装置的通信系统的示意图;和
图2是配置图1的通信装置的方法的泳道(swim-lane)流程图;和
图3示出了其中可以实现本公开的各个方面的计算设备的示例。
具体实施方式
下面公开了通信装置的实施例。该装置包括通信控制器,该通信控制器可以是专用通信桥,并且可以封装在集成电路(integrated circuit,IC)中。这种专用通信桥的示例包括FT4232H USB到多用途UART/多协议同步串行引擎通信桥。然而,通信控制器也可以是微控制器,其通过固件和本地硬件块的组合来实现这种通信控制器的功能模块。类似地,通信控制器可以是实现这种通信控制器功能的现场可编程门阵列(field-programmablegate array,FPGA)或复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device,CPLD)。
通信控制器包括用于与主机通信的主机侧通信接口。在一些实施例中,通信接口可以是有线通信接口,诸如通用串行总线(universal serial bus,USB)或有线网络连接。然而,主机侧通信接口也可以是无线通信接口,诸如蓝牙、Wi-Fi等。
通信控制器还提供一个或多个从机侧通信接口,优选地是多个。每个从机侧通信接口具有多个电管脚,通信控制器通过这些电管脚向每个从机侧通信接口提供输入和输出。在本文中提到的“一个或多个管脚”是指外部可访问的电信号、连接、特定电子元件的输入和输出以及从其延伸的任何电导体,其可以促进到相关管脚的电连接。这些管脚采取的形式可以取决于特定的实施例。在通信控制器在IC中实现的实施例中,管脚采取的形式可以取决于IC的封装类型。在IC封装如双列直插式封装(dual in-line package,DIP)的情况下,这些管脚可以是从IC封装外围延伸的引线。然而,在诸如球栅阵列(ball grid array,BGA)或焊盘栅阵列(land grid array,LGA)的封装中,这些可以是导电球或焊盘。
从机侧通信接口是可配置的,因为它们的管脚可以分组在一起形成逻辑通信端口,诸如串行外围接口(SPI)端口或通用异步接收器-发送器(UART)端口。从机侧通信接口上的管脚数量可能足够多,以在单个从机侧通信接口上定义一个以上端口。此外,不同从机侧通信接口的管脚可以被逻辑分组以形成从机侧通信端口,从而跨越两个或更多从机侧通信接口。
从机侧通信端口被配置为诸如在其上实现特定的通信协议。为了继续上述示例性端口,这些协议因此可以包括在SPI端口上实现的串行外围接口(SPI)协议;和UART端口上的通用异步接收器-发送器(UART)协议。然而,术语“协议”应该被解释为表示操纵或读取特定逻辑通信端口的管脚的任何方式。逻辑通信端口可以仅包括一个管脚,在这种情况下,其上实现的通信协议可以是二进制通信协议,即0/1;真/假或开/关,经由离散输出或离散输入,视情况而定。因此,可以在其上实现任意数量的通信协议。
从机侧通信接口的管脚(以及配置的从机侧通信端口的管脚)与从机插座电通信。在通信装置的组件被安置在印刷电路板(PCB)上的实施例中,管脚可以被路由到相应的从机插座的电触点。
从机插座可以各自可移除地容纳协议适配器。这可以在单独的PCB上体现,该单独的PCB在至少部分与从机插座的覆盖区(footprint)相对应的覆盖区上终止其电连接。从机插座例如可以是两排平行的母头(female header),并且协议适配器具有位于其上的公(male)管脚条,以允许其与从机插座配合。一些协议适配器可能不需要从机插座提供的所有电连接,并且可能只占用从机插座的一部分。一些协议适配器也可以具有与之集成的从机设备。
每个协议适配器在电气上和逻辑上位于从机侧通信端口和机电连接器之间,从机设备可以通过机侧通信端口和机电连接器连接到通信装置。然而,实际组件的物理配置和定位可能会由于诸如最大化PCB上空间的有效使用的考虑而变化。机电连接器可以是螺旋端子(screw terminal)、插头(pin header)、板对板(board-to-board)连接器、板对电缆(board-to-cable)连接器等。每个协议适配器被布置为将从被配置为实现特定通信协议的从机侧通信端口接收的电信号转换成适合于特定通信协议的电信号。
例如,如果从机侧通信端口被配置为实现UART端口,其电信号通常是晶体管-晶体管逻辑(transistor-transistor logic,TTL)电压电平,根据通信控制器的电源电压等因素,它使用0伏(V)表示二进制零,并且使用5V或3.3V表示二进制一。然而,使用RS-232标准进行通信的从机设备需要使用3V到15V之间的电压来表示二进制零;并且使用-15V和-3V之间的电压来表示二进制一。因此,用于该应用的协议适配器将在这两组电压电平之间转换,以允许从机侧通信端口与连接到其上的从机设备通信。
在一些实施例中,协议适配器可以转换其他电特性,诸如信号反转、放大等。在进一步的实施例中,协议适配器可以改变信号的定时特性,诸如改变数据速率或者在信号中引入时间延迟。在另外的实施例中,协议适配器可以将电压转换成电流,反之亦然,例如将具有4-20毫安(mA)输出的传感器的输出转换成0V和10V之间的相应电压范围。在又一实施例中,协议适配器可以将串行数据转换成并行数据,反之亦然。对于本领域的技术人员来说,显而易见的是,可以用特定的协议适配器来实现许多进一步的信号转换。
除了具有相同的机械覆盖区之外,每个从机插座都具有对应于其他从机插座的布局的预定布局。也就是说,从机插座的某些管脚具有预定义的信号位置。例如,所有插座上的管脚编号1可以是5V,管脚2到9可以被路由到相关从机侧通信接口的相应管脚1到8,并且管脚10接地。因此,各种协议适配器上的管脚的布局可以遵循这种预定布局,这可以允许各种协议适配器在不同的从机插座之间或者至少在从机插座中的一些上是可互换的。
数据可以经由主机侧通信接口从主机发送到通信装置,指示数据将被传送到的特定的从机侧通信端口(并且通过关联与之连接的特定的从机设备)。然后,主机侧通信接口可以将数据导向所指示的从机侧通信端口,该从机侧通信端口进而经由相关端口传输数据。传输的数据被相关协议适配器截获,以将信号转换为相关从机设备期望的电压电平(以及可能的其他信号特征)。
类似地,然而在相反的方向上,从机设备传输的数据将被相关协议适配器截获,以将信号转换成相关从机侧通信端口所期望的电压电平等。在其上定义相关通信端口的一个或多个从机侧通信接口然后可以将从从机设备接收的数据转发到主机侧通信接口,指示数据所源自的通信端口(并且通过关联从机设备)。主机侧通信接口然后可以将数据转发给主机。来自从机设备的数据可以以这种方式以异步方式发送到主机,即,如果并且当从从机设备接收到数据时,或者如果从机设备的信号状态改变。可替代地,通信控制器可以周期性地向主机发送从机设备数据线的状态。进一步可替代地,主机可以周期性地或异步地向通信设备提示(prompt)从机设备数据线的状态。
图1示出了系统(100)的示例实施例,其中可以利用这样的通信装置(150)。系统(100)包括主机(102),在本实施例中,该主机是物联网(IoT)边缘路由器,并且通过USB电缆(104)与通信装置(150)进行数据通信。
通信装置(110)具有通信控制器(112),在本实施例中,通信控制器(112)是FTDIFT4232 IC。通信控制器(112)具有主机侧通信接口(114),用于通过USB电缆(104)与主机(102)通信。主机侧通信接口(114)设置有通电的USB集线器(116),允许另外的通信装置(110)连接到相同的USB总线,这由通信装置(110)上与USB集线器(116)通信的USB连接器来实现。为了允许主机(102)区分连接到同一USB总线的不同通信装置(110),通信装置(110)设置有其上存储有标识符(120)的EEPROM(118)。标识符(120)因此可以由主机(102)提示,以便于标识特定的通信装置(110)。
通信控制器(112)还具有多个从机侧通信接口,在本实施例中为四个从机侧通信接口(130、132、134、136),在图1中显示为从机侧通信接口“A”至“D”。主机侧通信接口(114)与每个从机侧通信接口(130、132、134、136)进行数据通信。
每个从机侧通信接口(130,132,134,136)具有多个电管脚(138),在本实施例中为8个管脚。管脚(138)可被配置为通过将多个管脚逻辑分组在一起并在其上实现特定的通信协议来定义通信端口。在图1中,定义了四个通信端口(140、142、144、146)。第一配置的通信端口(140)被定义在从机侧通信接口“A”(130)的管脚上,并且包括分组在一起的两个管脚,并且UART(串行端口)通信协议已经在其上实现。该第一通信端口(140)的管脚代表简单串行端口的两个信号,即发送(TX)和接收(RX)。第二配置的通信端口(142)被定义在从机侧通信接口“A”(130)的两个管脚上,并且定义了其上实现有I2C通信协议的I2C通信端口。第二通信端口(142)的管脚代表I2C端口的两个信号,即串行数据(serial data,SDA)和串行时钟(serial clock,SCL)。第三配置的通信端口(144)被定义在从机侧通信接口“C”(134)的单个管脚上,并且是单个数字输出,在其上实现二进制通信协议。第四配置的通信端口(146)也定义在从机侧通信接口“C”(134)的单个管脚上,并且是单个数字输入,也在其上实现二进制通信协议。
尽管图1中示出了串行端口(140)、双线端口(142)、离散数字输出端口(144)和离散数字输入端口(146),但是这仅仅是示例性配置,并且可以配置任何数量的通信端口及其相应的协议。例如,可以定义的端口及其相应的协议可以进一步包括串行外围接口(SPI)、单线接口、JTAG、控制器局域网(CAN)总线等。
通信装置(110)还具有四个从机插座(“A”至“D”)(150、152、154、156),并且相应从机插座中的每一个的电连接与它们相应的从机侧通信接口(130、132、134、136)上的管脚(138)电通信。从机插座(150,152,154,156)被布置为允许它们中的每一个可移除地在其中容纳协议适配器。图1中的从机插座“A”(150)和从机插座“C”(154)各自具有容纳在其中的协议适配器(160,164),其功能将在下面讨论。
从机插座(150,152,154,156)被配置为具有预定布局。也就是说,对于每个从机插座以及将被容纳在其中的协议适配器(160,164),采用标准的覆盖区和管脚布局。在本实施例中,每个插座的1号管脚被配置有5V电源电压(VCC),并且16号管脚被配置有接地连接(GND)。每个协议适配器采用相同的布局,并将其相应的VCC和GND连接分别路由到其自己的管脚1和16。类似地,在相应的从机侧通信接口(130,132,134,136)及其相应的从机插座(150,152,154,156)之间延伸的数据线被路由到预定的管脚位置,并且在协议适配器(160,164)中的每一个上遵循惯例。这允许协议适配器(160,164)在从机插座(150,152,154,156)之间可互换,或者至少在从机插座的子集之间可互换。
通信装置(110)被布置为允许每个从机侧通信接口(130,132,134,136)以上述方式动态地可配置。也就是说,这些配置不仅需要在通信装置(110)加电或复位时发生。该配置可以在其上电或复位后的任何时间执行。因此,可以说通信端口(140、142、144、146)是可动态配置的。然而,在本实施例中,通信装置(110)配置有EEPROM(118),以允许以非易失性方式保存特定端口配置。因此,通信装置(110)能够在随后的启动或复位之后将其端口配置(122)恢复到先前定义的配置。
图1示出了连接到通信装置(110)的四个从机设备。这些从机设备是指纹扫描仪(182)、数字温度计(184)、继电器(控制灯泡)(186)和水箱中的浮子开关(188)。在本实施例中,从机设备(182、184、186、188)通过机电连接器、螺旋端子(190)电连接到通信装置(110)。螺旋端子(190)中的每一个的相应端子进而电连接到相应的从机插座(150、152、154、156),并因此在相应的协议适配器(160、164)被容纳在从机插座(150、152、154、156)中时电连接到相应的协议适配器(160、164)。
指纹扫描仪(182)通过串行端口与RS-232标准通信。因此,从机插座A(150)中的协议适配器(160)配置有电平移位器,诸如来自Maxim IntegratedTM的MAX-232,以在RS-232电压电平和TTL电压电平之间转换,从而允许第一通信端口(140)与指纹扫描仪(182)通信。
数字温度计(184)是DS18B20,也来自Maxim IntegratedTM,并且通过单线通信协议进行通信。然而,协议适配器(160)可以配置有单线主IC,诸如来自Maxim IntegratedTM的DS2482-100,以在温度计(184)的单线协议和在第二通信端口上实现的I2CTM协议之间转换。
容纳在从机插座“C”(154)中的协议适配器(164)已经配置有光学隔离的输入和输出电路。这使得第三通信端口(144)能够经由协议适配器(164)打开继电器(186),并进而通过操纵数字输出端口(144)来控制灯泡。类似地,作为数字输入端口的第四通信端口(146)可以经由协议适配器(164)感测浮子开关(188)的状态,从而确定水箱中的水位是在特定水位之上还是之下。因此,第三通信端口(144)和第四通信端口(146)使用二进制(开/关)协议进行通信。
对于本领域的技术人员来说显而易见的是,通过配置适当的通信端口,在其上实现适当的协议,并在从机侧通信接口和从机设备之间的从机插座中配置适当的协议适配器,可以以这种方式与许多从机设备通信和/或控制许多从机设备。
上述系统(100)可以实现根据本发明的用于配置通信装置的方法。在图2的泳道流程图中示出了用于配置通信装置(110)的示例性方法(200),其中各个泳道描绘了由各个实体或设备执行的步骤、操作或过程。
作为第一步,主机(102)经由USB电缆(104)向通信装置(110)请求(202)标识符。通信装置在其主机侧通信接口(114)接收请求,并从机载EEPROM(118)检索(204)其标识符(120)。通信装置(110)将检索到的标识符发送到主机(102)。
主机(102)然后编译(206)配置指令。配置指令包括接收到的标识符、所需的端口、管脚号、必须在哪个从机侧通信接口上配置相应的端口,以及每个端口所需的通信协议。所需的通信协议可能隐含在特定端口中。在编译配置指令之后,主机(102)向通信装置(110)发送配置指令。
在接收到配置指令时,通信装置(110)从指令中提取标识符,并将配置指令中的标识符与存储在其EEPROM(118)上的标识符(120)进行比较(208)。如果不匹配,则通信装置(110)忽略该配置指令,因为它是针对同一USB总线上的另一通信装置的。如果标识符匹配,通信控制器将提取(210)配置指令中的信息,并配置(212)从机侧通信接口,使其在所需管脚上具有所需端口。
因此,本发明提供了一种通用通信设备,其能够控制或监控众多设备,或者与之通信。这进而允许这些(通常是传统的)设备成为IoT边缘网关上的端节点,从而允许端节点经由IoT边缘网关成为物联网的一部分。此外,它还允许扩展商用边缘网关的接口能力。
图3示出了其中可以实现本公开的各个方面的计算设备(300)的示例。计算设备(300)可以体现为任何形式的数据处理设备,包括个人计算设备(例如,膝上型或台式计算机)、服务器计算机(其可以是独立的,物理上分布在多个位置)、客户端计算机或通信设备,诸如移动电话(例如,蜂窝电话)、卫星电话、平板计算机、个人数字助理等。计算设备的不同实施例可以规定包括或排除下面描述的各种组件或子系统。
计算设备(300)可以适合于存储和执行计算机程序代码。先前描述的系统图中的各种参与者和元素可以使用计算设备(300)的任何合适数量的子系统或组件来促进这里描述的功能。计算设备(300)可以包括经由通信基础设施(305)(例如,通信总线、网络等)互连的子系统或组件。计算设备(300)可以包括一个或多个处理器(310)和至少一个计算机可读介质形式的存储器组件。一个或多个处理器(310)可以包括以下中的一个或多个:CPU、图形处理单元(graphical processing unit,GPU)、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等。在一些配置中,可以提供多个处理器,并且可以被布置为同时执行计算。在一些实现中,计算设备(300)的各种子系统或组件可以分布在多个物理位置上(例如,在分布式、集群或基于云的计算配置中),并且适当的软件单元可以被布置来代表远程设备管理和/或处理数据。
存储器组件可以包括系统存储器(315),系统存储器可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。基本输入/输出系统(BIOS)可以存储在ROM中。系统软件可以存储在系统存储器(315)中,包括操作系统软件。存储器组件还可以包括辅助存储器(320)。辅助存储器(320)可以包括固定盘(321),诸如硬盘驱动器,以及可选地,一个或多个存储接口(322),用于与存储组件(323)接口,存储组件是诸如可移动存储组件(例如,磁带、光盘、闪存驱动器、外部硬盘驱动器、可移动存储芯片等)、网络连接存储组件(例如NAS驱动器)、远程存储组件(例如基于云的存储)等。
计算设备(300)可以包括外部通信接口(330),用于计算设备(300)在联网环境中的操作,使得能够在多个计算设备(300)和/或互联网之间传输数据。经由外部通信接口(330)传输的数据可以是信号的形式,其可以是电子、电磁、光学、无线电或其他类型的信号。外部通信接口(330)可以实现计算设备(300)和包括服务器和外部存储设施的其他计算设备之间的数据通信。网络服务可以经由通信接口(330)由计算设备(300)访问和/或从计算设备(300)访问。
外部通信接口(330)可以被配置为连接到无线通信信道(例如,蜂窝电话网络、无线局域网(例如,使用Wi-FiTM)、卫星电话网络、卫星互联网网络等),并且可以包括相关联的无线传输元件,诸如天线和相关联的电路。
各种存储器组件形式的计算机可读介质可以提供计算机可执行指令、数据结构、程序模块、软件单元和其他数据的存储。计算机程序产品可以由存储有可由中央处理器(310)执行的计算机可读程序代码的计算机可读介质来提供。计算机程序产品可以由非瞬态计算机可读介质提供,或者可以经由通信接口(330)经由信号或其他瞬态手段来提供。
经由通信基础设施(305)的互连允许一个或多个处理器(310)与每个子系统或组件通信,并控制来自存储器组件的指令的执行,以及子系统或组件之间的信息交换。外围设备(诸如打印机、扫描仪、相机等)和输入/输出(I/O)设备(诸如鼠标、触摸板、键盘、麦克风、触敏显示器、输入按钮、扬声器等)可以直接或经由I/O控制器(335)耦合到计算设备(300)或与之集成。一个或多个显示器(345)(可以是触敏显示器)可以经由显示器(345)或视频适配器(340)耦合到计算设备(300)或与计算设备(300)集成。
这里描述的任何步骤、操作、组件或过程可以用一个或多个硬件或软件单元单独或与其他设备组合来执行或实现。在一个实施例中,软件单元用计算机程序产品来实现,该计算机程序产品包括包含计算机程序代码的非瞬态计算机可读介质,该计算机程序代码可以由处理器来执行,以执行所描述的任何或所有步骤、操作或过程。本申请中描述的软件单元或功能可以使用任何合适的计算机语言实现为计算机程序代码,诸如使用传统或面向对象技术的JavaTM、C++或Perl。计算机程序代码可以作为一系列指令或命令存储在非暂时性计算机可读介质上,诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、诸如硬盘驱动器的磁性介质或诸如CD-ROM的光学介质。任何这样的计算机可读介质也可以驻留在单个计算装置上或单个计算装置内,并且可以存在于系统或网络内的不同计算装置上或内。
这里使用根据实施例的方法、系统和计算机程序产品的流程图和框图。流程图说明和/或框图的每个框以及流程图说明和/或框图中的框的组合可以提供可以由计算机可读程序指令实现的功能。在一些替代实施方式中,由框标识的功能可以以不同于流程图中所示的顺序发生。
本说明书的一些部分根据算法和对信息的操作的符号表示来描述本发明的实施例。这些算法描述和表示通常被数据处理领域的技术人员用来向本领域的其他技术人员有效地传达他们工作的实质。这些操作虽然在功能上、计算上或逻辑上被描述,但被理解为由计算机程序或等效电路、微码等来实现。所描述的操作可以体现在软件、固件、硬件或其任意组合中。
前面的描述是为了说明的目的而提出的;它并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。相关领域的技术人员可以理解,根据上述公开,许多修改和变化是可能的。
说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性的目的而选择的,它可能不是为了描述或限制本发明的主题而选择的。因此,本发明的范围不受该详细描述的限制,而是受基于此的申请中提出的任何权利要求的限制。因此,本发明实施例的公开旨在说明而非限制本发明的范围,本发明的范围在所附权利要求中阐述。
最后,在整个说明书和权利要求书中,除非内容另有要求,否则单词“包括”或诸如“包含”或“含有”之类的变化将被理解为暗示包括所述整体或整体的组,但不排除任何其他整体或整体的组。
Claims (32)
1.一种通信装置,包括通信控制器,所述通信控制器具有用于与主机通信的主机侧通信接口和多个从机侧通信接口,每个从机侧通信接口具有多个电管脚,所述多个电管脚可配置为定义在其上实现所选通信协议的通信端口,并且每个管脚还与具有预定布局的从机插座电通信,
其中,每个从机插座被配置为可移除地容纳与所选通信协议相对应的协议适配器,所述协议适配器被配置为促进外部从机设备和相关通信端口之间的通信,其中每个从机插座的覆盖区被配置成至少部分地对应于所述协议适配器的布局,使得所述协议适配器在所述从机插座的至少一个子集之间是可互换的。
2.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述通信控制器被配置为将通过所述主机侧通信接口接收的数据发送到特定的从机侧通信接口端口,以发送到从机设备;并且其中所述通信控制器被配置为通过从机侧端口将从从机设备接收的数据发送到所述主机侧通信接口,以发送到主机。
3.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述通信控制器是微处理器,所述微处理器被配置为在其上实现多个从机侧通信接口。
4.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述通信控制器是通信桥集成电路。
5.根据权利要求1所述的通信装置,其中,每个从机侧通信接口可配置为定义通信端口,所述通信端口动态地在其上实现所选通信协议。
6.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述通信控制器与用于特定通信接口配置的存储的非易失性电子存储器通信。
7.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述通信控制器被布置为在启动时恢复存储的通信接口配置。
8.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述主机侧通信接口是通用串行总线USB接口。
9.根据权利要求8所述的通信装置,其中,所述主机侧通信接口提供USB集线器,以便于将另外的USB设备连接到同一USB总线。
10.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述通信控制器具有存储在其上的标识符,以使主机能够将所述通信控制器标识为要被配置的特定装置。
11.根据权利要求1所述的通信装置,其中,从机侧通信接口可配置为定义一个以上的通信端口。
12.根据权利要求1所述的通信装置,其中,在所述从机侧通信接口中的每一个上定义的每个通信端口上实现的所选通信协议从包括以下各项的组中选择:串行外围接口SPI协议、集成电路间I2CTM协议或双线接口TWI协议、单线接口协议、JTAG协议、通用异步接收器-发送器UART协议、控制器局域网CAN总线协议和二进制协议。
13.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述协议适配器被布置为将从机侧接口信号转换成RS-232标准或RS-485标准。
14.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述协议适配器被布置为将从机设备的模拟信号转换成数字数据,并被布置为通过数字通信协议将所述数字数据传送到从机侧通信接口。
15.根据权利要求1所述的通信装置,其中,每个协议适配器被布置为转换从机设备的通信信号,以便与相关从机侧通信接口电兼容,反之亦然。
16.根据权利要求1所述的通信装置,其中,所述从机插座的面向从机侧的部分与机电连接器电通信,以允许从机设备电连接到其上。
17.一种用于配置通信装置的计算机实现的方法,所述方法在主机处执行,并且包括:
向所述装置的通信控制器发送配置指令,所述配置指令包括所选通信协议标识符;以及
使所述通信控制器配置其从机侧通信接口的电管脚,以定义通信端口并在其上实现与通信协议标识符相对应的通信协议,所述从机侧通信接口的所述管脚与具有预定布局的从机插座电通信;
由此通过所述从机插座内所可移除地容纳的与所选通信协议相对应的协议适配器来促进所述通信端口和外部从机设备之间的通信,其中每个从机插座的覆盖区配置成至少部分地对应于所述协议适配器的布局,使得所述协议适配器在所述从机插座的至少一个子集之间是可互换的。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,在发送配置指令之前,从所述通信装置接收装置标识符。
19.根据权利要求17所述的方法,其中,在发送配置指令之前,从所述通信装置接收当前配置消息,所述当前配置消息指示所述通信装置的当前从机侧通信接口配置。
20.根据权利要求18所述的方法,其中,所述配置指令包括所述装置标识符,并且所述通信装置被布置为将所述配置指令标识为通过其中的所述装置标识符的方式寻址到它。
21.根据权利要求17所述的方法,其中,使所述通信控制器配置从机侧通信接口的电管脚包括:使所述通信控制器在其上配置一个以上的通信端口。
22.根据权利要求17所述的方法,包括:使所述通信控制器在每个通信端口上实现从包括以下各项的组中选择的协议:串行外围接口SPI协议、集成电路间I2CTM协议或双线接口TWI协议、单线接口协议、JTAG协议、通用异步接收器-发送器UART协议、控制器局域网CAN总线协议和二进制协议。
23.根据权利要求17所述的方法,包括:用所述协议适配器将从机侧接口信号转换成RS-232标准或RS-485标准。
24.根据权利要求17所述的方法,包括:用所述协议适配器将从机设备的模拟信号转换成数字数据,并通过数字通信协议将所述数字数据传送到所述从机侧通信接口。
25.一种用于配置通信装置的计算机实现的方法,所述方法在通信装置处执行,并且包括:
在所述装置的通信控制器处接收配置指令,所述配置指令包括所选通信协议标识符;和
配置通信控制器的从机侧通信接口的电管脚,以定义通信端口并在其上实现与所述通信协议标识符相对应的通信协议,所述从机侧通信接口的所述管脚与具有预定布局的从机插座电通信;
由此通过所述从机插座内所可移除地容纳的与所选通信协议相对应的协议适配器来促进所述通信端口和外部从机设备之间的通信,其中每个从机插座的覆盖区被配置成至少部分地对应于所述协议适配器的布局,使得所述协议适配器在所述从机插座的至少一个子集之间是可互换的。
26.根据权利要求25所述的方法,其中,在接收配置指令之前发送所述装置的标识符。
27.根据权利要求25所述的方法,其中,在接收配置指令之前,发送指示所述通信装置的当前从机侧通信接口配置的当前配置消息。
28.根据权利要求25所述的方法,其中,所述配置指令包括装置标识符,并且所述通信装置将所述配置指令标识为通过其中的所述装置标识符的方式寻址到它。
29.根据权利要求25所述的方法,其中,配置从机侧通信接口的电管脚包括:在其上配置一个以上的通信端口。
30.根据权利要求25所述的方法,其中,在每个通信端口上实现的协议从包括以下各项的组中选择:串行外围接口SPI协议、集成电路间I2CTM协议或双线接口TWI协议、单线接口协议、JTAG协议、通用异步接收器-发送器UART协议、控制器局域网CAN总线协议和二进制协议。
31.根据权利要求25所述的方法,包括:用所述协议适配器将从机侧接口信号转换成RS-232标准或RS-485标准。
32.根据权利要求25所述的方法,包括:用所述协议适配器将从机设备的模拟信号转换成数字数据,并通过数字通信协议将其传送到从机侧通信接口。
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