CN113064651A - 应用于多级接口串联设备的初始化控制装置、方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多级接口串联设备，具体提供一种多级接口串联设备的初始化控制装置及方法，旨在解决多级接口串联设备在重启后第二级总线接口经常无法自动恢复通信的问题。为此目的，其中，本发明的装置包括：交互设备，主控制设备，从设备和信号控制电路，交互设备与主控制设备之间通过第一级串联接口通信，主控制设备和从设备之间通过第二级串联接口通信，信号控制电路控制第二级通信接口使得主控制设备重启后初始化过程中可以进行多次枚举直至枚举成功，完成初始化。使用本发明的装置可以简单快速地解决多级接口串联设备在重启后第二级总线接口经常无法自动恢复通信的问题，极大地提高多级接口串联设备重启过程的可靠性和稳定性。

Description

应用于多级接口串联设备的初始化控制装置、方法和设备

技术领域

本发明涉及多级接口串联，具体提供一种用于多级接口串联设备的初始化控制装置、方法和设备。

背景技术

总线接口被广泛应用于计算机、多媒体、嵌入式等设备场景中。

工业领域常见一种两级U总线接口串联应用，机箱内部包含上位机、主设备、从设备三个单元。其中上位机和主设备、主设备和从设备之间，都分别采用相同的总线接口进行连接、供电和数据交互。上位机可以是一台PC机或者工控机，功能强大，主要用于平台和人机交互。主设备可能是一台嵌入式或者安卓设备，软件、硬件由厂商自己开发。从设备则是市面上一些通用外设，比如鼠标，或者前端的传感器采集模块，此设备为通用产品，无法对软件、硬件进行更改。

部分对设备安全和数据保密要求较高的场合，在机箱整体部署交付后将封闭管理；后期维护保养时，箱门不可以随意开启(比如需要审批)，这对内部总线接口的可靠性提出很高要求；

但在实际应用中，存在主设备因为某种需求或者问题需要重启的可能，这可以通过上位机发送Restart指令给主设备，主设备收到指令后，通过程序将自身重启。重启过程中，因为以下不确定原因，造成主设备对从设备的枚举失败，使得主设备和从设备的通信异常，从而需要打开机箱，插拔接口线或者断电来恢复。

因此，本领域仍然需要针对从设备无法优化的情况，对主设备的总线接口进行优化，以降低故障的发生概率。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即，为了解决现有设备和方法不能完全解决多级接口串联设备重启后再次初始化过程中接口通信无法建立的问题，本发明提供了一种应用于多级接口串联设备的初始化控制的装置，多级接口串联设备至少包括交互设备与主控制设备通过第一级接口连接，主控制设备与从设备通过第二级接口连接；主控设备，通过第一级接口接收到来自交互设备的重启指令后，通过第二级接口对从设备进行枚举，以及在当枚举失败时，根据第二级接口的信号状态判断是否进行再次枚举过程，以完成初始化过程；信号控制电路，与第二级接口和所述主设备连接，控制第二级接口的信号状态，使主控设备进行二次枚举。

在上述应用于多级接口串联设备的初始化控制的装置，信号控制电路通过IO接口与主控设备连接，当主控设备对从设备枚举失败时，控制IO接口的电平，信号控制电路在检测到IO接口是低电平时，控制第二级接口的信号状态为从设备接入状态信号；如果主控设备在第二级接口检测到所述从设备接入状态信号时，将进行再次枚举过程。

在上述应用于多级接口串联设备的初始化控制的装置，信号控制电路由一个晶体管、第一电阻和第二电阻组成，晶体管的基极通过所述第一电阻与主设备连接，晶体管的集电极通过第二电阻与第二接口连接。其工作原理为在IO接口为低电平时，晶体管导通，主设备检测到从设备接入，进行二次枚举过程。

在上述应用于多级接口串联设备的初始化控制的装置，主控设备在完成二次枚举后，释放IO接口。

进一步，本发明的又一个方面还提供了一种多级接口串联设备，在该设备中包含上述任一种应用于多级接口串联设备的初始化控制的装置。

进一步，本发明的又一个方面还提供了一种多级接口串联设备的初始化方法，多级接口串联设备至少包括交互设备与主控制设备通过第一级接口连接，主控制设备与从设备通过第二级接口连接，所述方法包括下列步骤：在主控设备通过第一级接口接收到来自交互设备的重启指令后，通过第二级接口对从设备进行枚举；当枚举失败时，采用信号控制电路控制所述第二级接口的信号状态，主控设备根据所述信号状态判断是否进行再次枚举过程，以完成初始化过程。

在上述多级接口串联设备的初始化方法中，信号控制电路由一个晶体管、第一电阻和第二电阻组成，晶体管的基极通过第一电阻与主设备连接，晶体管的集电极通过第二电阻与第二接口连接，在IO接口为低电平时，晶体管导通，主设备检测到从设备接入，进行二次枚举过程。

在上述多级接口串联设备的初始化方法中，信号控制电路由一个晶体管、第一电阻和第二电阻组成，晶体管的基极通过第一电阻与主设备连接，晶体管的集电极通过第二电阻与第二接口连接，在IO接口为低电平时，晶体管导通，主设备检测到从设备接入，进行二次枚举过程。

上述多级接口串联设备的初始化方法中，主控设备在完成二次枚举后，释放IO接口。

进一步，本发明的又一个方面还提供了一种计算机可读存储介质，在其中存储有多条程序代码，程序代码适用于由处理器加载并运行上述任一多级接口串联设备的初始化方法。

在采用上述技术方案的情况下，本发明能够获得如下技术效果：在多级接口串联设备中，在主设备重启后再次初始化过程中，主设备和从设备之间的二级通信接口不会中断。通过增加低成本的信号控制电路，并辅助简单的软件配置，给从设备做二次枚举，使得系统整体的可靠性大幅提升，降低了设备后期的维护周期和成本。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1为根据本发明一个实施例的用于多级接口串联设备的初始化控制装置的结构示意图；

图2为根据本发明另一实施例的用于多级接口串联设备的初始化控制装置的结构示意图；

图3为根据本发明的一个实施例的用于多级接口串联设备的初始化控制方法的流程图；

图4为根据本发明的另一实施例的用于多级接口串联设备的初始化控制方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和实施例对本发明作更全面、细致的描述，但本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，“上位机”可以是一台个人电脑或者工控机或者其他用于平台和人机交互的计算机类设备。“主设备”可以是一台嵌入式设备或者安卓设备或者其他控制器设备。“从设备”可以是鼠标或者传感器采集模块或者其他通用外设产品。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似，可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。

首先参阅图1，多级串联接口为USB接口的实施例，本发明的多级接口串联设备的初始化控制装置至少包括下列部分：

交互设备101，作为人机接口对设备进行操控，例如发送重启指令，可以为个人电脑或者工控机或者其他计算机类设备；

主控制设备102，响应来自交互设备101的重启指令，可以是嵌入式设备或者安卓设备或者其他包含软件和硬件的控制设备；

第一级串联USB接口103，交互设备101和主控制设备102之间的通信接口；

从设备104，市面上的通用设备，其软件和硬件不能被修改，可以是鼠标或者传感器采集模块等。

第二级串联USB接口105，主控制设备102和从设备104之间的通信接口；

信号控制电路106，在主控制设备重启后初始化过程中，将第二级串联USB接口的D2+信号线上拉至VDD电压，使得主控设备在枚举失败后进行再次枚举。

在本发明的另一个实施例中，在主控制设备重启后初始化过程中，信号控制电路106将第二级串联USB接口的D2-信号线上拉至VDD电压，使得主控设备在枚举失败后进行再次枚举。因此，在多级接口串联设备中，在主设备重启后再次初始化过程中，主设备和从设备之间的二级通信接口不会中断。

在本发明的另一个实施例中，在主控制设备重启后初始化过程中，信号控制电路106将第二级串联USB接口的D2+和D2-信号线同时上拉至VDD电压，使得主控设备在枚举失败后进行再次枚举。

信号控制电路106还可以连接至主控设备的一个IO接口，其电路开关状态受主控设备控制，主控设备102控制信号控制电路106在初始化过程中将第二级串联USB接口的D2+信号线上拉至VDD电压，使得主控制设备在枚举失败后进行再次枚举，枚举成功后主控制设备102释放该IO接口。

如图2所示，信号控制电路106进一步包括：

晶体管201，第一电阻202和第二电阻203；

晶体管201的基极通过第一电阻202与主控设备102的IO接口连接；

晶体管201的集电极通过第二点租203与第二级串联USB接口D2+信号线连接；

在主控设备102的IO接口为低电平时，晶体管201导通，第二级串联USB接口105的D2+信号线被上拉为高电平，主设备在枚举失败时将进行再次枚举。

本领域技术人员应理解，虽然上述实施例中仅列举了两级接口串联设备，实际上，该方案可以应用更多级的接口串联设备，实施方式相同，在此不再赘述。

本发明提出了一种多级接口串联设备，包含上述实施例中的应用于多级接口串联设备的初始化控制装置。

通过增加简单低成本电路，并配合软件的重新检测和二次枚举，可以极大的降低和规避故障发生概率，增加系统整体可靠性，避免打开机箱进行插拔线缆的维护，增强了设备的安全性。

进一步，应该理解的是，由于各个模块的设定仅仅是为了说明本发明的装置的功能单元，这些模块对应的物理器件可以是处理器本身，或者处理器中软件的一部分，硬件的一部分，或者软件和硬件结合的一部分。因此，图中的各个模块的数量仅仅是示意性的。

本领域技术人员能够理解的是，可以对装置中的各个模块进行适应性地拆分或合并。对具体模块的这种拆分或合并并不会导致技术方案偏离本发明的原理，因此，拆分或合并之后的技术方案都将落入本发明的保护范围内。

本发明的又一个方面还提供了一种多级接口串联设备的初始化方法，多级接口串联设备至少包括交互设备与主控制设备通过第一级接口连接，主控制设备与从设备通过第二级接口连接，所述方法包括下列步骤：S1，在主控设备通过第一级接口接收到来自交互设备的重启指令后，通过第二级接口对从设备进行枚举；S2，当枚举失败时，采用信号控制电路控制所述第二级接口的信号状态，主控设备根据所述信号状态判断是否进行再次枚举过程，以完成初始化过程。

在上述多级接口串联设备的初始化方法中，信号控制电路由一个晶体管、第一电阻和第二电阻组成，晶体管的基极通过第一电阻与主设备连接，晶体管的集电极通过第二电阻与第二接口连接，在IO接口为低电平时，晶体管导通，主设备检测到从设备接入，进行二次枚举过程。

在上述多级接口串联设备的初始化方法中，信号控制电路由一个晶体管、第一电阻和第二电阻组成，晶体管的基极通过第一电阻与主设备连接，晶体管的集电极通过第二电阻与第二接口连接，在IO接口为低电平时，晶体管导通，主设备检测到从设备接入，进行二次枚举过程。

上述多级接口串联设备的初始化方法中，主控设备在完成二次枚举后，释放IO接口。继续参阅图3，本发明还提出了一种用于多级接口串联设备的初始化方法，本实施例主要步骤包括：

步骤301，操作员通过交互设备101发送重启指令；

步骤302，重启指令经第一级串联USB接口103传输至主控制设备102，主控制设备102响应该重启指令进行重启；

步骤303，主控设备重新启动，进行初始化；

步骤305，主设备读取第二级串联USB接口的D2+信号，该信号被信号控制电路106上拉至VDD，从而使得主控制设备102重新对从设备104进行枚举；

步骤306，从设备104通过第二级串联USB接口响应主设备102的枚举过程；

步骤307，判断主控设备102对从设备104的枚举是否成功，如果成功，则初始化结束；如果枚举失败，则进行再次枚举，即重复步骤305和步骤306直至枚举成功。如图4所示，实施例还可以包括步骤304，主控设备在初始化过程中由软件控制connect管脚至低电平，从而控制信号控制电路106将第二级串联USB接口的D2+信号上拉至VDD；枚举成功之后，主控制设备经软件控制释放connect管脚。

本发明的另一个方面还提供了一种计算机可读存储介质，在存储介质中存储由多条程序代码，该程序代码适用于由处理器加载并运行以执行实施例2所述的用于多级接口串联设备的初始化方法。

本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

在优选实施方式中，多级串联接口为USB接口，但是本发明的实施例不局限于USB接口，也包括其他适用的多级串联接口。

至此，已经结合附图所示的一个实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于多级接口串联设备的初始化控制装置，其特征在于，包括：

所述多级接口串联设备至少包括交互设备与主控制设备通过第一级接口连接，所述主控制设备与从设备通过第二级接口连接；

所述主控设备，通过所述第一级接口接收到来自所述交互设备的重启指令后，通过所述第二级接口对所述从设备进行枚举，以及在当枚举失败时，根据所述第二级接口的信号状态进行再次枚举过程直至枚举成功，以完成初始化过程；

信号控制电路，与所述第二级接口连接，控制所述第二级接口的信号状态，使所述主控设备进行再次枚举过程直至枚举成功。

2.根据权利要求1所述的应用于多级接口串联设备的初始化控制装置，其特征在于，所述信号控制电路通过IO接口与所述主控设备连接，当所述主控设备对所述从设备枚举失败时，控制所述IO接口的电平，所述信号控制电路在检测到所述IO接口是低电平时，控制所述第二级接口的信号状态为从设备接入状态信号；

所述主控设备在所述第二级接口检测到所述从设备接入状态信号时，进行再次枚举过程。

3.根据权利要求2所述的应用于多级接口串联设备的初始化控制装置，其特征在于，所述信号控制电路由一个晶体管、第一电阻和第二电阻组成，所述晶体管的基极通过所述第一电阻与所述主设备连接，所述晶体管的集电极通过所述第二电阻与所述第二接口连接，在所述IO接口为低电平时，所述晶体管导通，所述主设备检测到所述从设备接入，进行二次枚举过程。

4.根据权利要求2所述的应用于多级接口串联设备的初始化控制装置，其特征在于，所述主控设备在完成二次枚举后，释放所述IO接口。

5.一种多级接口串联设备，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的应用于多级接口串联设备的初始化控制装置。

6.一种多级接口串联设备的初始化方法，其特征在于，所述多级接口串联设备至少包括交互设备与主控制设备通过第一级接口连接，所述主控制设备与从设备通过第二级接口连接，所述方法包括下列步骤：

在所述主控设备通过所述第一级接口接收到来自所述交互设备的重启指令后，通过所述第二级接口对所述从设备进行枚举；

当枚举失败时，采用信号控制电路控制所述第二级接口的信号状态，所述主控设备根据所述信号状态进行再次枚举过程直至枚举成功，以完成初始化过程。

7.根据权利要求6所述的应用于多级接口串联设备的初始化方法，其特征在于，所述信号控制电路由一个晶体管、第一电阻和第二电阻组成，所述晶体管的基极通过所述第一电阻与所述主设备连接，所述晶体管的集电极通过所述第二电阻与所述第二接口连接，在所述IO接口为低电平时，所述晶体管导通，所述主设备检测到所述从设备接入，进行二次枚举过程。

8.根据权利要求7所述的应用于多级接口串联设备的初始化方法，其特征在于，所述信号控制电路由一个晶体管、第一电阻和第二电阻组成，所述晶体管的基极通过所述第一电阻与所述主设备连接，所述晶体管的集电极通过所述第二电阻与所述第二接口连接，在所述IO接口为高电平时，所述晶体管截止；

所述第一接口和所述第二接口均是USB接口。

9.根据权利要求7所述的应用于多级接口串联设备的初始化方法，其特征在于，所述主控设备在完成二次枚举后，释放所述IO接口。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条程序代码，所述程序代码适用于由处理器加载并运行以执行权利要求6至9中任一项所述的应用于多级接口串联设备的初始化方法。

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