JP2001045089A - 仮想16550uart - Google Patents

仮想16550uart

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JP2001045089A
JP2001045089A JP2000167342A JP2000167342A JP2001045089A JP 2001045089 A JP2001045089 A JP 2001045089A JP 2000167342 A JP2000167342 A JP 2000167342A JP 2000167342 A JP2000167342 A JP 2000167342A JP 2001045089 A JP2001045089 A JP 2001045089A
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JP
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uart
modem
hardware
callback procedure
value
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JP2000167342A
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Xiaohua Luo
ルオ・シャオファ
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PCTel Inc
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/10Program control for peripheral devices
    • G06F13/105Program control for peripheral devices where the programme performs an input/output emulation function

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Telephonic Communication Services (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Computer And Data Communications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソフトウェアを用いてハードウェアUAR
Tをエミュレートするための方法を提供する。 【解決手段】 ホスト信号処理モデムのようなシリア
ルデバイスは16550UARTのソフトウェアエミュ
レーションと、そのホスト信号処理モデムに割り当てら
れたCOMポートへの特定のアクセスに応答するコール
バック手順とを備える。コールバック手順の応答は、1
6550モデムが提供するものと同じ応答である。従っ
てCOMポートに接続されたUARTのタイプを判定す
るために通信ポートにアクセスするプログラムが、16
550UARTが存在することを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータシステ
ムに関連し、詳細にはソフトウェアを用いてハードウェ
アUARTをエミュレートするための方法に関連する。
【0002】
【従来の技術】通常コンピュータシステムは、プリン
タ、モデム及びマウスのようなシリアル入/出力(I/
O)デバイスを備え、シリアルデバイスとの標準的な接
続を提供するMICROSOFT WINDOWS 9
xのようなオペレーティングシステムを実行する。詳細
には、WINDOWS 及びMS−DOSは、4つの通
信或いはCOMポートを利用可能にし、それぞれが対応
する基底デバイスアドレスを有している。COMポート
はそれぞれ、ユニバーサル非同期受信/送信器(UAR
T)として知られる通信インタフェースを含むシリアル
デバイスに接続するためのものである。UARTは当分
野においてよく知られており、例えばNational
Semiconductor社から発行される199
4年「Telecommunication Data
Book」に記載されており、そのデータブックは全
体を参照して本明細書の一部としている。そのようなU
ARTは2種類、すなわち8250UART及び165
50UARTからなり、それぞれデータ速度が異なる。
【0003】いくつかのシリアルデバイスはハードウェ
アUARTを備えることは非効率的であり、それゆえ不
要にコストがかかる。例えば、ホスト信号処理(HS
P)モデムでは、ホストコンピュータにより実行される
ドライバ或いは他のソフトウェアは、従来モデムハード
ウェアにより実行されている多くの機能を実行する。詳
細にはハードウェアは、従来のモデムにおいて、UAR
Tを介してモデムハードウェアに至る通信を直接送受信
する。従ってソフトウェアUARTエミュレーション
は、従来のモデムと同様に実行するためにハードウェア
UARTがないHSPモードを許容するように開発され
ている。1998年7月28日に付与された米国特許第
5,787,305号明細書は、ソフトウェアUART
を用いる1つのHSPモデムを記載する。ソフトウェア
UARTを用いる場合、HSPモデムは、HSPモデム
により適した非標準的なハードウェアインタフェースを
有することができる。非標準インタフェースは、UAR
Tのように実行或いは応答することを必要としない。
【0004】HSPモデムのUARTエミュレーション
は、従来のモデムとHSPモデムとの間のあらゆる差
が、ユーザと、モデムと相互動作することができるアプ
リケーション及びオペレーティングシステムを含むプロ
グラムとに対して透過性を有するように実行することが
望ましい。あるプログラムに対して透過性を有するUA
RTエミュレーションを実行する際の問題点は、そのプ
ログラムがUARTに対応するものと予想されるアドレ
スに直接アクセスしようとする際に生じる。プログラム
がUARTのレジスタセットに直接アクセスするための
1つの理由は、UARTが16550UARTである
か、或いは8250UARTであるかを判定するためで
ある。詳細には、ハードウェア16550UARTは、
UART+オフセット値(詳細には基底+02)の基底
アドレスに対応するFIFOコントロールレジスタ(F
CR)を有する(8250或いは16650UARTの
同じアドレスはIIRレジスタにも対応し、IIRレジ
スタは読出し専用レジスタであり、IRQが発生する場
合にのみ有効である)。16550UARTのFCRに
対応するアドレスに特定の値(0xc1)を書き込むこ
とによりUARTのFIFOが動作可能になり、FIF
Oサイズが14バイトに設定される。後に16550U
ARTからFCRを読み出すことにより、書き込まれた
値は返送されなければならない。しかしながらアプリケ
ーションが同じアドレス(基底+02)に同じ値(0x
c1)を書き込んだ後であっても、8250UARTは
異なる値(0x00)を返送する。従って16550U
ARTのFCRに対応するアドレスに書き込みを行い、
そのアドレスから読み出しを行い、さらに読み出された
値が16550UART或いは8250UARTの何れ
を示しているかを判定することにより、プログラムはU
ARTが8250UARTであるか、16550UAR
Tであるかを検査することができる。
【0005】HSPモデムのソフトウェアUARTは、
従来HSPモデムのドライバの一部であり、アプリケー
ション及びオペレーティングシステムに応答する。UA
RTに割り当てられるはずのアドレスへの直接アクセス
は、典型的にはUARTに適していない値を返送する非
標準的なインタフェースにアクセスすることである。従
ってそのプログラムはモデムが8250UART或いは
未確認のUARTタイプを有するものと誤って識別する
場合もあり、その判定に基づいて、16550UART
のソフトウェアエミュレーションの全能力を利用し損な
う場合もある。HSPモデムは、この誤った識別を避け
ることにより、上記のようなFCRを検査するプログラ
ムとともに用いる場合により高い性能を提供することが
できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ本発明は、ソ
フトウェアを用いてハードウェアUARTをエミュレー
トするための方法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様に従え
ば、ホスト信号処理モデムのようなシリアルデバイスは
16550UARTのソフトウェアエミュレーション
と、そのホスト信号処理モデムに割り当てられるCOM
ポートへのアクセス(読出し及び書込み)に応答するコ
ールバック手順とを含む。コールバック手順の応答は、
16550UARTが提供するものと同じ応答である。
従ってプログラムは、16550UARTが存在するこ
とを判定するために通信ポートにアクセスする。
【0008】本発明の一実施形態は、UARTをエミュ
レートするための方法である。その方法は、コンピュー
タシステムにコールバック手順を導入する過程と、通信
ポートに関連するアドレスを参照する命令に応じてコー
ルバック手順を実行する過程とを含む。通信ポートに関
連するアドレスからの命令読出しに応答して、コールバ
ック手順は、ハードウェアUART(例えば16550
UART)が返送することになる値を返す。さらにその
方法は、ハードウェアを非標準インタフェースを介して
コンピュータシステムに接続する過程と、ハードウェア
に通信ポートを割り当てる過程と、ハードウェアにドラ
イバを提供する過程とを含む。非標準インタフェースは
UARTのために確立された規約に従わないが、ドライ
バが標準的なUARTを含むハードウェアを予想するプ
ログラムと通信するためのUARTエミュレーションを
含む。1つの特定の実施形態では、ドライバがホスト信
号処理モデムのソフトウェア部分であり、ハードウェア
はホスト信号処理モデムのハードウェア部分である。W
INDOWS 9xのようなオペレーティングシステム
を有する現在のコンピュータシステムは、コールバック
手順の導入を容易にするシステムユーティリティを有す
る。
【0009】本発明の別の実施形態に従えば、ホスト信
号処理モデムは、ドライバと、ホストコンピュータにお
いて実行するためのコールバック手順とを含む。ドライ
バはUARTエミュレーションと、通常のモデム動作の
ためにホストコンピュータが実行するモデムソフトウェ
アとを含む。ホストコンピュータは、ホスト信号処理モ
デムに対応するアドレスの直接アクセスに応じて、詳細
には、モデムが8250UARTか、或いは16550
UARTであるかを判定するためにモデムハードウェア
に対応するアドレスにプログラムが直接アクセスする場
合にコールバック手順を実行する。コールバック手順
は、UARTエミュレーションがエミュレートするタイ
プのUARTと同様にそのアクセスに応答する。
【0010】
【発明の実施の形態】本特許明細書の開示の一部は、著
作権保護にかかる資料を含む。本著作権所有者は、特許
庁の出願及び記録に記載される際に、本特許明細書或い
は本特許開示が複写転載されることに異論はないが、他
の用途については全ての著作権を保留する。
【0011】本発明の一実施形態によれば、ソフトウェ
ア或いはホスト信号処理(HSP)モデムは、モデムに
対応するアドレス或いはI/Oポートを取得するために
コールバック手順を導入する。モデムに対応するアドレ
スへのアクセス中に、コールバック手順はそのアクセス
をトラップし、HSPモデムにおいてエミュレートされ
たUARTの動作に応じて読出しを行うために応答す
る。従って、UARTを見出すはずのポートに直接アク
セスするプログラムは、HSPモデムをエミュレートさ
れたタイプのUARTを有するものと識別する。
【0012】図1は、本発明の一実施形態を実施するコ
ンピュータシステム100のブロック図である。典型的
な実施形態では、コンピュータシステム100はInt
el社から市販されるPENTIUMプロセッサファミ
リからの1つのプロセッサ、或いはAdvanced
Micro−Devices社から市販されるK6プロ
セッサファミリからの1つのプロセッサのようなx86
タイプのプロセッサ110を含むパーソナルコンピュー
タである。プロセッサ110は、コンピュータシステム
100の他のデバイスと通信するためにバスシステム1
20に接続する。図1は、バスシステム120が、メモ
リ130及びHSPモデムハードウェア140に接続す
る一本のバスとして示される。しかしながら、バスシス
テム120は、限定はしないが、HSPモデムハードウ
ェア140が接続するISAバス或いはPCIバスを含
む数本のバスを備える場合もある。さらにプロセッサ1
10は典型的には、バスシステム120を介して、ビデ
オカード及びサウンドカード(図示せず)のような他の
デバイスに接続することも可能である。
【0013】メモリ132は典型的には、1つ或いは複
数レベルのキャッシュ、メインメモリ及びディスクドラ
イブ或いはテープバックアップデバイスのような補助メ
モリデバイスを含む階層的なメモリシステムとして実装
される。メモリ130は、プロセッサ110用のプログ
ラム及びデータを格納する。図1は、メモリ130が、
オペレーティングシステム132、アプリケーション1
34、HSPモデムドライバ136及びI/Oコールバ
ック手順138を含むプログラムを備えるものとして示
している。オペレーティングシステム132は、MIC
ROSOFTWINDOWS95或いは98のように、
その中でアプリケーション134が実行される従来のオ
ペレーティングシステムである。モデムドライバ135
は、オペレーティングシステム132がドライバ用に設
定する要求条件に従う。従って、モデムドライバ135
は主要なモデム機能を実行する。詳細には、モデムドラ
イバ135はオペレーティングシステム132及びアプ
リケーション134からデータ及びコマンドを受け取
り、アプリケーション134或いはオペレーティングシ
ステム132に受信したデータを引き渡す16550U
ARTエミュレーション135を備える。従ってモデム
ドライバ136はデータを送信用のアナログ信号を表す
サンプルに変換する変調、並びにHSPモデムハードウ
ェアからの一連のサンプルを表す受信信号の復調のよう
な主要なモデム機能を実行するモデムソフトウェア13
7を備える。知られているモデムソフトウェアは種々の
通信プロトコルを実行し、モデムソフトウェアの1つの
特定の実施形態が、米国特許第5,721,830号に
記載されており、その明細書はここで全体を参照して本
明細書の一部としている。
【0014】HSPモデムハードウェア140に対する
書込み及び読出しを行う割込みルーチンの結果として、
或いはDMAまたは同様の転送の結果として、デジタル
情報(例えば送受信された伝送信号のサンプル)は、モ
デムドライバ136とHSPモデムハードウェア140
との間を流れる。「Host Signal Processing Modem Usi
ng a Software Circular Buffer and Direct Transfers
of Samples to Maintain a Communication Signal」と
いう名称の米国特許出願第09/010,813号は、
モデムのハードウェア部分とソフトウェア部分との間で
直接転送を用いるHSPモデムを記載しており、その明
細書は全体を参照して本明細書の一部としている。
【0015】HSPモデムハードウェア140は、イン
タフェース回路142、コーデック144及びハイブリ
ッド回路146を備える。ハイブリッド回路146はイ
ンタフェースに接続し、電話線150を介して伝送信号
を送受信するためのインタフェースを提供する。コーデ
ック144は電話線150上で伝送するためのアナログ
伝送信号を提供するデジタル−アナログ変換と、電話線
150上で受信されるアナログ伝送信号のサンプルを生
成するアナログ−デジタル変換とを実行する。インタフ
ェース回路142はコーデック144とコンピュータシ
ステム100の残りの部分との通信を行う。詳細には、
インタフェース回路142はバスシステム120を介し
てモデムドライバ136と通信し、その目的ために特別
に設計された非標準インタフェースを備えている。効率
を改善し、コストを削減するために、インタフェース回
路142はUARTに必要とされるレジスタセット或い
は規約を実行しない。適切なインタフェース回路の例は
PCtel社から市販されるPCT789T−Aであ
る。
【0016】Asymmetric Subscrib
er Loop (ADSL或いはG.992.1)の
ような高データ速度の通信プロトコル及び低速のADS
L(G.992.2)を実行するモデム或いは送受信機
の場合、HSPモデムハードウェア140はさらに、
「Hybrid Software/Hardware Discrete Multi-Tone Tra
nsceiver」という名称の米国特許出願第09/263,
160号及び「Host Signal Processing Modem With A
Signal Processing Accelerator」という名称の米国特
許出願第09/240,981号に記載されるような処
理回路(図示せず)を備える場合もあり、その明細書は
全体を参照して本明細書の一部としている。
【0017】本発明の一態様に従えば、システム100
は、モデムに対応するCOMポートへのアクセスをトラ
ップするためにオペレーティングシステム132が呼び
出すI/Oコールバック手順130を有する。詳細に
は、ホストプロセッサ110は、実行される命令がシス
テム100の通信ポートの任意のポートに対応するアド
レスを参照する場合に例外を生成する。オペレーティン
グシステム(例えばWindows 9x)は、その例
外アドレスに対応するポートを識別し、識別されたポー
トに対応するコールバック手順を呼び出すことによりそ
の例外に応答する。詳細には、オペレーティングシステ
ム132は、モデムに対応するポートのアクセスに応答
してコールバック手順138を呼び出す。コールバック
手順138は、16550UARTのようにそのアクセ
スに応答する。詳細には、ポートの基底アドレスより2
つ大きいアドレス(基底+2)を有するFIFOコント
ロールレジスタ(FCR)への書込みに応答して、コー
ルバック手順138は書き込まれた値(例えば0xc
1)を記録する。後続するFIFOコントロールレジス
タの読出しに応答して、コールバック手順138は適当
な値(例えば0xc1)を返送する。プログラムは16
550UARTに適した応答になるようにコールバック
手順138の応答を解釈し、モデムは16550UAR
Tを含むものと判定する。
【0018】図2は、本発明の一実施形態による処理2
00の流れ図を示す。処理200は、導入操作210で
開始し、その操作はHSPモデム或いはコンピュータシ
ステム100の導入中に生じる。モデムドライバ136
は、例えば導入中に導入動作210を実行するルーチン
を含む場合がある。導入動作210はモデムに対して割
り当てられたポート用のコールバック手順138を導入
する。導入後、コンピュータシステムは通常、プログラ
ムがモデムに対応するポートにアクセスしようとするア
クセス220まで動作を継続する。そのようなアクセス
は、オペレーティングシステムのコントロールパネルが
HSPモデムの特性を判定しようとする場合に発生す
る。そのアクセス220は、ステップ230においてコ
ールバック手順138へのトラップを開始する例外を生
成する。Microsoft Windows 9xオ
ペレーティングシステムでは、仮想マシンマネージャ
(VMM)がそのような例外を処理する。VMMがポー
トへのアクセスの命令を受信する場合、VMMがI/O
許容マップを検査する。そのポートがトラップされた場
合には、VMMがアクセスされたアドレスに対応するコ
ールバック手順にその命令を渡す。
【0019】ステップ240、250、260、27
0、280及び290はコールバック手順138の一実
施形態の流れ図を示す。ステップ240は例外を生成し
たアクセスが読出しであるか書込みであるかを判定す
る。書込みである場合、ステップ250はその命令が1
6550UARTのFCRへの書込みであるか否かを判
定する。そうである場合には、ステップ260はコール
バック手順138においてフラグ値を設定し、その後コ
ールバック手順138はステップ290において終了す
る。その書込みが別のアドレスに対するものである場合
には、コールバック手順138を終了する。読出しの場
合、ステップ270は、その命令が16550UART
のFCRアドレスからの読出しであるか否かを判定す
る。そうである場合には、ステップ260が16550
UARTのFCRレジスタ動作をエミュレートする値を
返す。例えば、値0xc1がFCRに書き込まれた場合
には、コールバック手順138は値0xc1を返送す
る。ステップ290はコールバック手順138からの復
帰であり、その後コンピュータシステムは通常の動作を
継続する。
【0020】Windows 9xオペレーティングシ
ステムでは、コントロールパネルが、FCRに値0xc
1を書き込み、その後FCRを読み出した後に、返送さ
れた値のビット7及び6の値を検査することにより、U
ARTの特性を判定する。返送されたビット値00はI
NS8250UARTを示す。ビット値01は未知のデ
バイスを示す。ビット値10はNS16550UART
を示しており、ビット値11はNS16550ANUA
RTを示している。
【0021】以下に記載する付録は、InstallIOHandler
手順及びMyIOCallback手順のx86アセンブリ言語リス
トを含む。InstallIOHandler手順はHSPモデムに対応
するI/Oポート(_ptbase)用のコールバック手順と
してMyIOCallback手順を導入する。InstallIOHandler手
順はInstall_IO_Handler手順ルーチンを呼び出し、そ
のルーチンはMicrosoft Windows 9
5及び98オペレーティングシステムの仮想マシンマネ
ージャ(VMM)において利用可能でなる。InstallIOH
andler手順は、モデムドライバの一部であり、ドライバ
がロードされる際に実行される。MyIOCallback手順はモ
デムに対応するポートへのアクセスを処理するコールバ
ック手順であり、同様にモデムドライバの一部とするこ
とができる。この実施形態では、MyIOCallback手順のみ
がUARTのFCRのアドレスに対応するアクセスを処
理し、モデムハードウェアのインタフェース回路はその
アドレスを用いない。
【0022】以下の記載は、本発明の一実施例を実施す
る際に用いられる手順のx86アセンブリ言語のリスト
を含む。外部VMM及びVxD手順に対する呼出しは、
Windows98オペレーティングシステムにおいて
利用可能なよく知られたシステムユーティリティであ
る。
【0023】
【外1】
【0024】
【外2】
【0025】
【外3】
【0026】本発明は特定の実施形態を参照して説明し
てきたが、その説明は本発明の応用例の一例に過ぎず、
制限するものと見なされるべきではない。ここに開示さ
れた実施形態の種々の変形例及びその特徴の組み合わせ
は、添付の請求の範囲により画定される本発明の範囲内
にある。
【0027】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、ソフトウ
ェアを用いてハードウェアUARTをエミュレートし、
16550UARTを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるコンピュータシステ
ムのブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態によるHSPモデムを用い
るためのプロセスの流れ図である。
【符号の説明】
100 コンピュータシステム 110 ホストプロセッサ 120 バスシステム 130 メモリ 132 オペレーティングシステム 134 アプリケーション 135 16550UARTエミュレーション 136 モデム 137 モデムソフトウエア 138 I/Oコールバック手順 140 HSPモデムハードウエア 142 インターフェース回路 144 コーデック 146 ハイブリッド回路

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 UARTをエミュレートするための方
    法であって、 コンピュータシステムにコールバック手順を導入する過
    程と、 通信ポートに関連するアドレスを参照する命令に応じて
    前記コールバック手順を実行する過程とを有し、前記コ
    ールバック手順を実行する過程が、 前記通信ポートに関連する前記アドレスからの命令読出
    しに応じて値を返送する過程を有し、前記返送された値
    がハードウェアUARTが返送する値であることを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項2】 前記ハードウェアの非標準インタフェ
    ースを介してコンピュータシステムにハードウェアを接
    続する過程であって、前記非標準インタフェースがUA
    RTのために確立された規約に従わない、該接続過程
    と、 前記ハードウェアに前記通信ポートを割り当てる過程
    と、 前記ハードウェアにドライバを提供する過程とを有し、
    前記ドライバが、前記ハードウェアがUARTを含むも
    のと予測するプログラムと通信するためのUARTエミ
    ュレーションを含むことを特徴とする請求項1に記載の
    方法。
  3. 【請求項3】 前記ドライバがモデムのソフトウェア
    部分を含み、 前記ハードウェアが前記モデムのハードウェア部分を含
    むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記通信ポートに関連する前記アドレ
    スからの前記命令読出しに応じて前記値を返送する過程
    が、16550UARTが返送することになる値を返送
    する過程を含むことを特徴とする請求項3に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 前記アドレスが、16550UART
    のFIFOコントロールバッファが、前記ハードウェア
    に前記ポートが割り当てられている場合に有するアドレ
    スに対応することを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記コールバック手順を導入する過程
    が、オペレーティングシステムにおいて利用可能なシス
    テムルーチンを用いる過程を含むことを特徴とする請求
    項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記オペレーティングシステムがMi
    crosoft Wiondowsの一形態であること
    を特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記通信ポートに関連する前記アドレ
    スからの前記命令読出しに応じて前記値を返送する過程
    が、16550UARTが返送することになる値を返送
    する過程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 ホスト信号処理モデムであって、 UARTエミュレーションと、 前記UARTエミュレーションと通信し、モデムプロト
    コルにおいて必要とされる機能を実行するモデムソフト
    ウェアと、 前記ホスト信号処理モデムに対応するアドレスのアクセ
    スに応答して実行されるコールバック手順とを有し、前
    記コールバック手順が、前記UARTエミュレーション
    がエミュレートするUARTのように前記アクセスに応
    答することを特徴とするホスト信号処理モデム。
  10. 【請求項10】 前記アドレスが前記ホスト信号処理
    モデムに割り当てられたポートに対応することを特徴と
    する請求項9に記載のホスト信号処理モデム。
  11. 【請求項11】 前記ポートに対応する前記アドレス
    に応答するために接続されるインタフェースを有するハ
    ードウェアをさらに備え、前記インタフェースがUAR
    Tのための要求条件に従わないことを特徴とする請求項
    10に記載のホスト信号処理モデム。
  12. 【請求項12】 前記コールバック手順が16550
    UARTのように前記アクセスに応答することを特徴と
    する請求項9に記載のホスト信号処理モデム。
JP2000167342A 1999-06-03 2000-06-05 仮想16550uart Pending JP2001045089A (ja)

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