TWI695270B - 指示設備、組合式指示系統及指示方法 - Google Patents

Abstract

一種組合式指示系統，包括：一指示設備及一主機。該指示設備包括：複數個耦合器及複數個橋接裝置，每一耦合器包括可電性連接該等橋接裝置的複數個通訊介面及一控制器。該等橋接裝置及該等耦合器構成一網路，並且各耦合器由所連接的該等橋接裝置取得其連接狀態，並據以產生各耦合器之一連接關係陣列以回報至該主機，並使該主機依據各耦合器之該連接關係陣列建立該網路之一關係圖模型。該主機分別指派一名稱代碼至在該關係圖模型中之各區域，並依據一來源指令以在該關係圖模型中標示相應的一或多個區域，其中該來源指令包括可與名稱代碼對應的一或多個來源名稱代碼。該主機係分別傳送一控制信號至所標示之各區域相應的各耦合器以控制所標示之各區域相應的該等橋接裝置進行指示動作。

Description

指示設備、組合式指示系統及指示方法

本發明係有關於嵌入式系統，特別是有關於一種耦合器、橋接裝置、指示設備、組合式指示系統及指示方法。

有鑑於近年來物聯網(Internet of Things，IoT)的蓬勃發展，關於硬體上的需求勢必會看漲，不管是系統上的佈建、擴增或甚至是維護上所造成的成本便開始不可忽視。物聯網例如可使用多個嵌入式系統(embedded systems)並進行相應的連接及硬體設定所組成。然而，當物聯網應用於不同使用情境，因為傳統的嵌入式系統擴充性亦不佳，往往需要耗費大量時間及人力以重新設定嵌入式系統之硬體設定及其連接關係。

本發明係提供一種耦合器，包括：一終端模組，包括：一通訊模組，包括複數個通訊介面，用以與至少一外部裝置 中的至少一終端模組相連接；以及一控制器，用以透過該通訊模組取得連接至該通訊模組之該至少一外部裝置的終端模組之連接關係，並透過該通訊模組將所取得之連接關係回報至一主機。

本發明更提供一種橋接裝置，包括：一第一終端模組，用以連接一耦合器；一第二終端模組，電性連接至該第一終端模組；以及一指示器，電性連接至該第一終端模組及該第二終端模組，用以由該第一終端模組及/或該第二終端模組控制以進行指示動作，其中該第一終端模組經配置以回報該第一終端模組及該第二終端模組之連接狀態至該耦合器。

本發明更提供一種指示設備，包括：複數個耦合器，其中各耦合器包括複數個通訊介面及一控制器；以及複數個橋接裝置，電性連接至該等耦合器的該等通訊介面，且該等橋接裝置及該等耦合器係構成一網路，其中每一橋接裝置包括可與耦合器連接的一第一終端模組、可與耦合器連接的一第二終端模組及電性連接至該第一終端模組及該第二終端模組的一指示器，並且該指示器用以由該第一終端模組及/或該第二終端模組控制以進行指示動作；其中，各耦合器的該控制器經由該等通訊介面取得所連接的該等橋接裝置的連接狀態，並據以產生各耦合器之一連接關係陣列以回報至一主機，並使該主機依據各耦合器之該連接關係陣列建立該網路之一關係圖模型。

本發明更提供一種組合式指示系統，包括：一指示設備及一主機。該指示設備包括：複數個耦合器及複數個橋接裝置，每一耦合器包括可電性連接該等橋接裝置的複數個通訊介面及一控制器。該等橋接裝置及該等耦合器構成一網路，並且各耦 合器由所連接的該等橋接裝置取得其連接狀態，並據以產生各耦合器之一連接關係陣列以回報至該主機，並使該主機依據各耦合器之該連接關係陣列建立該網路之一關係圖模型。該主機分別指派一名稱代碼至在該關係圖模型中之各區域，並依據該主機接收到的一來源指令中以在該關係圖模型中標示相應的一或多個區域，其中該來源指令包括可與名稱代碼對應的一或多個來源名稱代碼。該主機係分別傳送一控制信號至所標示之各區域相應的各耦合器以控制所標示之各區域相應的該等橋接裝置進行指示動作。

本發明更提供一種指示方法，用於一指示設備。該指示設備包括複數個耦合器及複數個橋接裝置，並且該等耦合器及該等橋接裝置電性連接並構成一網路。該方法包括：各耦合器取得所連接的該等橋接裝置其連接狀態，並依據所取得的連接狀態產生各耦合器之一連接關係陣列；依據各耦合器之該連接關係陣列建立該網路之一關係圖模型；分別指派一名稱代碼至在該關係圖模型中之各區域；依據一來源指令中所包括的一或多個來源名稱代碼以在該關係圖模型中標示相應的一或多個區域；以及分別傳送一控制信號至所標示之各區域相應的各耦合器以控制所標示之各區域相應的橋接裝置進行指示動作。

10‧‧‧組合式指示系統

12、12-1-12-2‧‧‧耦合器

13、13-1-13-8‧‧‧橋接裝置

101‧‧‧主機

102‧‧‧指示設備

120、120-1、120-2‧‧‧終端模組

121‧‧‧控制器

122‧‧‧通訊模組

124‧‧‧通用序列匯流排插槽

125‧‧‧電池模組

126‧‧‧電源控制電路

127‧‧‧介面轉換電路

128‧‧‧指示器控制電路

128-1‧‧‧電晶體

129‧‧‧電流計

131‧‧‧指示器

132‧‧‧印刷電路板

400‧‧‧拓樸

410、420‧‧‧區域

421-424‧‧‧子區域

430-436‧‧‧區域

450、460‧‧‧關係圖模型

500‧‧‧組合式指示系統

1201‧‧‧印刷電路板

1221‧‧‧UART介面

1222‧‧‧I2C介面

1223‧‧‧SPI

1224‧‧‧BLE模組

1321-1323‧‧‧區域

V_DD、Vcc‧‧‧電壓

Data+、Data-‧‧‧資料腳位

GND‧‧‧接地端

LED‧‧‧發光二極體

C1-C2、T1-T14‧‧‧識別碼

V1-V20‧‧‧端點

E1-E34‧‧‧邊緣

S710-S780‧‧‧步驟

第1圖係顯示本發明一實施例中之組合式指示系統的功能方塊圖。

第2A圖係顯示本發明一實施例中之耦合器的功能方塊圖。

第2B~2E圖係顯示本發明一實施例中之耦合器之通訊模組的配置方式的示意圖。

第3圖係顯示本發明一實施例中之橋接裝置的功能方塊圖。

第4A圖係顯示本發明一實施例中之一指示設備之拓撲的示意圖。

第4B圖係顯示依據本發明第4A圖實施例中之指示設備之區域的示意圖。

第4C圖係顯示本發明另一實施例中之一指示設備之拓撲的示意圖。

第5A圖係顯示本發明一實施例中之組合式指示系統的示意圖。

第5B圖係顯示本發明另一實施例中之組合式指示系統的示意圖。

第5C圖係顯示本發明又一實施例中之組合式指示系統的示意圖。

第6A圖係顯示本發明第4A圖之實施例之關係圖模型的示意圖。

第6B圖係顯示本發明第4C圖之實施例之關係圖模型的示意圖。

第7圖係顯示本發明一實施例中之指示方法的流程圖。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖係顯示依據本發明一實施例中之組合式指示系統的功能方塊圖。如第1圖所示，在一實施例中，組合式指示系統10包括一主機(host computer)101及一指示設備102，其中指示設備102包括複數個耦合器(coupler)12、及複數個橋接裝置(bridging device)13。

主機101例如可為一個人電腦或伺服器，包括一通訊介面110，用以透過有線或無線通訊協定由各個耦合器12接收資料。舉例來說，有線通訊協定例如可為通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)、通用序列匯流排(Universal Serial Bus)等等，無線通訊協定例如可為低功率藍芽(Bluetooth Low Energy，BLE)、近場通訊(Near-field communication，NFC)等等，但本發明並不限於此。

耦合器12係用以傳輸資料至主機101，並提供電力及傳送資料至與耦合器12電性連接的橋接裝置13，且耦合器12可由與其電性連接的橋接裝置13接收資料。本發明橋接裝置的外觀可以是長形，例如是長形條管。

第2A圖係顯示依據本發明一實施例中之耦合器的功能方塊圖。

耦合器12係包括一終端模組(terminal module)120，其中終端模組120包括：一控制器121、一通訊模組122、一通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)插槽124、一電池模組125、 一電源控制電路126、一介面轉換電路127、一指示器控制電路128、及多個電流計129。其中，耦合器12之終端模組120的元件121~129例如可置於一印刷電路板1201上。

控制器121係用以控制終端模組120之運作，控制器121例如為一微控制器或微處理器，但本發明並不限於此。通訊模組122包括通用非同步收發傳輸器(UART)介面1221、積體電路匯流排(Inter-Integrated Circuit，I2C)介面1222、序列周邊介面(Serial Peripheral Interface，SPI)1223、及低功率藍芽(Bluetooth Low Energy，BLE)模組1224。在一實施例中，通訊模組122中之不同的通訊介面可與至少一外部裝置的至少一終端模組相連接，其中上述至少一外部裝置可以是其他的耦合器12或是橋接裝置13。

在一實施例中，耦合器12例如可透過終端模組120中之UART介面1221或BLE模組1224以有線或無線的方式電性連接至主機101。I2C介面1222例如可設計為多個連接埠，且連接埠可以設置於印刷電路板1201中之不同位置，以便於不同方向連接橋接裝置13(如第2B-2E圖所示)。序列周邊介面1223則可用於增加終端模組120之擴充彈性，例如可將不同的周邊裝置透過序列周邊介面1223以連接至終端模組120。

舉例來說，UART、I2C、及SPI是三種最常見的序列通訊介面，且均會被各種微處理器(MCU)支援，並可用於微處理器至裝置(MCU-to-Device)或微處理器至微處理器(MCU-to-MCU)的通訊。UART為一點對點的通訊協定，例如可將橋接裝置13中的兩個終端模組120-1及120-2(如第3圖所示)利用各自的UART介面1221對接，且UART介面1221之傳送端及接收端是分別獨立運 作，故可讓UART介面1221處於全雙工(full-duplex)狀態。I2C介面係定義了兩個信號線SDA(Serial Data)及SCL(Serial Clock)。I2C介面並不是點對點的通訊協定，但其具有一共享匯流排可讓多個主控端(master)及多個從屬端(slave)處於半雙工(half-duplex)狀態。SPI則為單一主控端的通訊協定，其包括四條信號線：MISO(Master Input Slave Output)、MOSI(Master Output Slave Input)、SCLK(Serial Clock)、及SS(Slave Select)，其中SPI介面係包括由單一主控端控制的一共享匯流排，且可利用個別的SS(從屬選擇)信號以在一時間點選擇一個從屬裝置以進行全雙工通訊。

電源控制電路126係用以控制耦合器12中之各元件的電源供應。電源控制電路126例如可為一電源控制積體電路(power IC)，但本發明並不限於此。在一實施例中，耦合器12之電源供應可來自電池模組125、通用序列匯流排插槽124、或是市電。舉例來說，市電可經過一變壓器(未繪示)降壓後輸入直流電源至電源控制電路126以提供耦合器12之電力，電源控制電路126亦可利用市電對電池模組125充電。通用序列匯流排插槽124係支援USB協定，且耦合器12可透過通用序列匯流排插槽124與一充電裝置(例如可為一充電器、主機、行動電源等等)連接，並由該充電裝置透過通用序列匯流排介面中之Vcc腳位提供電源至耦合器12中之各元件。此時，電源控制電路126亦可利用通用序列匯流排介面之電源對電池模組125充電。若通用序列匯流排插槽124並未提供電源，則電源控制電路126會控制電池模組125對耦合器12中之各元件提供電源。若市電、USB插槽124、及電池模組125均可對耦合器12提供電力，則以市電為最優先，USB插槽124次之。當 耦合器12沒有市電或USB插槽124可提供電源時，電源控制電路126才會使用電池模組125提供電力。

電流計129係分別置於終端模組120中之不同位置以測量終端模組120之功耗，例如在通用序列匯流排插槽124之Vcc腳位、電源控制電路126及電池模組125之間、以及電源控制電路126及控制器121之間。

介面轉換電路127係用以將UART介面1221之信號及USB介面之信號互相轉換，使得控制器121可透過UART介面1221及USB插槽124與主機101連接並互相進行通訊，例如可上傳資料至主機101、或由主機101取得控制資料。

指示器控制電路128係用以控制在橋接裝置13之指示器131(如第3圖所示)進行指示動作。若指示器131例如為一發光二極體(LED)燈管，指示器控制電路128係控制發光二極體(LED)燈管發光以進行提示，例如控制電晶體128-1之基極(base)電壓以開啟或關閉LED燈管。需注意的是，不同類型的指示器131可用類似的方式控制，其細節於此不再贅述。

第2B~2E圖係顯示依據本發明一實施例中之耦合器之連接方式的示意圖。在一實施例中，耦合器12之印刷電路板1201可依據需求而設計為不同的樣式，例如一字型、L型、T型、十字型等等，分別如第2B、2C、2D、2E圖所示。其中，各個I2C介面1222係可與不同的橋接裝置13連接。需注意的是，在第2B~2E圖中之耦合器12的不同形狀僅為說明之用，本發明中之耦合器12亦可設計為其他形狀並配置不同數量的I2C介面1222的連接埠。

第3圖係顯示依據本發明一實施例中之橋接裝置的 功能方塊圖。橋接裝置13係包括終端模組120-1及120-2、及一指示器131。在一實施例中，橋接裝置13中的終端模組120-1及120-2係與耦合器12中之終端模組120的元件配置相同。在一些實施例中，橋接裝置13中的終端模組120-1及120-2可省略低功率藍芽模組1224。此外，終端模組120-1或120-2可經配置以回報終端模組120-1及120-2之連接狀態至與終端模組120-1或120-2電性連接的耦合器12。

在一實施例中，指示器131例如可為一發光二極體(LED)燈管，其包括複數個LED燈，其中LED燈管例如可為條狀或是其他形狀，且可具有不同長度。終端模組120-1及120-2、及指示器131係置於一印刷電路板132上，終端模組120-1及/或120-2均可控制整個指示器131(例如LED燈管)進行指示動作(例如發光)、亦或是終端模組120-1及120-2各控制一半的指示器131(LED燈管)進行指示動作(例如發光)。在一些實施例中，指示器131可為電子感測裝置、驅動裝置、或機械裝置，例如按鈕、電控蓋子、重量計、溫溼度計等等，但本發明並不限於此。

在一實施例中，終端模組120-1及120-2係分別置於印刷電路板132之兩端(例如區域1321及1322)，且終端模組120-1及120-2可利用各自的UART介面1221對接。在此實施例中，指示器131係介於終端模組120-1及120-2之間，例如在印刷電路板132之區域1323。在另一實施例中，可依需求將指示器131設置於印刷電路板132之其他位置。為了便於說明，在後述實施例中，指示器131係以條狀發光二極體燈管為例進行說明。

在一些實施例中，橋接裝置13可僅包括一個終端模 組120，且可省略指示器131，此類型的橋接裝置13可稱為單端橋接裝置。

第4A圖係顯示依據本發明一實施例中之一指示設備之拓撲的示意圖。第4B圖係顯示依據本發明第4A圖實施例中之指示設備之區域410的示意圖。

在一實施例中，指示設備102中之耦合器12及橋接裝置13係形成一4x2拓樸(topology)400，如第4A圖所示。在4x2拓樸400共需要4個L型、8個T型、及3個十字型的耦合器12、以及22個橋接裝置13。第4A圖中之拓樸400例如可應用於智慧取藥系統，且各個區域例如可視為一方形藥格或抽屜。

若將第4A圖中之拓樸400之區域410放大，則可得到第4B圖。舉例來說，如第4B圖所示，標示為C的圓圈係表示耦合器12，橋接裝置13的兩個端點(例如終端模組)係標示為T的圓圈，一直線的部分即表示指示器131(例如可為LED燈管)。

需注意的是，橋接裝置13中之LED燈管可具有不同的長度，例如可在拓撲400之左上方的區域420再加入4個T字型及1個十字型的耦合器12、及相應長度的橋接裝置13，即可將區域420劃分為4個子區域421-424，如第4C圖所示。

第4A圖中之拓樸400例如可應用於智慧取藥系統，且各個區域例如可視為一方形藥格或抽屜。使用者可利用不同的耦合器12及不同長度的橋接裝置13組合為具有不同連接方式的指示設備102，例如可達到分割藥櫃的目的，如第4C圖所示。

在一實施例中，各個耦合器12中之控制器121均會具有一識別碼(identifier)，且可得知目前已連接至耦合器12的橋接 裝置13之數量、相應的識別碼、及電力準位(power level)。其中，各橋接裝置13兩端的終端模組120的控制器121均會有個別的識別碼。

各橋接裝置13係透過I2C介面1221連接至耦合器12，且耦合器12為I2C介面中的從屬端裝置(slave device)。此外，耦合器12亦可透過UART介面1221或BLE模組1224以連接至主機11，且耦合器12為UART介面中或BLE協定中的從屬端裝置。

承上述實施例，各橋接裝置13的兩端均配置相應的終端模組120，且各個終端模組120中的控制器121均會有個別的識別碼。橋接裝置13的其中一端的終端模組120之控制器121會得知另一端的終端模組120之控制器121的識別碼、已連接之耦合器12的識別碼、及其電源位準。同一橋接裝置13中的兩個終端模組120之間係透過UART介面1221以彼此電性連接並進行通訊。此外，橋接裝置13的終端模組120係透過其I2C介面1222以連接至耦合器12，且已連接至耦合器12的橋接裝置13為I2C介面中的主控端裝置(master device)。

因此，可利用各耦合器12及所連接的橋接裝置13之連接關係以建立一關係圖模型(graph model)。此處所謂的「關係圖(graph)」係指在資料結構上之端點(vertex)及邊緣(edge)的連接關係。關係圖模型例如可用G(V,E)表示，其中E表示邊緣，例如橋接裝置13可視為邊緣；V表示端點，例如耦合器12可視為端點。意即，關係圖模型包括對應於各耦合器12的複數個端點、對應於各橋接裝置的複數個邊緣、及由該些端點與該些邊緣界定出的數個區域。

詳細而言，因為在指示設備102中的各耦合器12之終端模組120均配置了低功率藍芽模組1224，故可透過低功率藍芽模組1224將各耦合器12及與其相連接的橋接裝置13之關接關係傳送至主機101。

在一實施例中，耦合器12及橋接裝置13中的控制器121均具有下列功能：(1)告知本身屬性(reflection)；(2)互相發覺(mutual discovery)；(3)隨機網路(ad hoc network)；及(4)資源分配(resource allocation)。

關於告知本身屬性功能，舉例來說，耦合器12及橋接裝置13中的控制器121可取得本身裝置的屬性(attribute)資訊，例如包括實體及使用資訊，這些屬性資訊例如可儲存於耦合器12或橋接裝置13中之一非揮發性記憶體(未繪示)中。舉例來說，橋接裝置13中之控制器121可由上述非揮發性記憶體取得橋接裝置13的長度、燈光顏色、功耗等等屬性。耦合器12之控制器121可取得耦合器12之形狀(例如一字形、L型、T型、十字型等等)、電源狀態(例如透過USB插槽124或電池模組125提供電力、或是經由相連接的橋接裝置13從另一端相連接的耦合器12提供電力)、使用有線或無線通訊等等屬性。此外，屬性資訊係具有擴充性，且可整合其他功能的模組，例如耦合器12及橋接裝置13可經由其SPI介面1223與其他週邊裝置連接。

關於互相發覺功能，舉例來說，耦合器12及橋接裝置13中的控制器121均具有互相發覺的電源分配與通訊的協定。當橋接裝置13與耦合器12連接時，橋接裝置13與耦合器12各自的控制器121會先由可供電的一方決定由誰供電或不必供電給對方，然 後互相告知自己的屬性資訊，發覺對方的存在。當橋接裝置13與耦合器12之各自的控制器121均取得對方的基本屬性資訊後，可進一步詢問細節，以利更密切、更有效的組合。意即，各耦合器12之控制器121可將本身的耦合器12之屬性資訊傳送至相連接的其他耦合器12或橋接裝置13，且各橋接裝置13之控制器121可將本身的橋接裝置13之屬性資訊傳送至相連接的耦合器12或其他橋接裝置13。例如：當橋接裝置13與耦合器12連接後，可能需要上行(upstream)或下行(downstream)的方向以便傳遞封包。

關於隨機網路功能，舉例來說，指示設備102中的各耦合器12可視為一端點(vertex)，且各橋接裝置13可視為一邊(edge)，且各耦合器12及各橋接裝置13之連接關係會形成一個隨機網路，並具有多跳封包互傳(multi-hop packet relay)的能力。「隨機」所指的是在使用的時候，使用者是可以動態地插拔在網路裡任何一個部份，例如換掉一個橋接裝置13、新增T型的耦合器12、把長度較長的橋接裝置13換成長度較短的橋接裝置13等等，但本發明並不限於此。橋接裝置13與耦合器12都可自動重新互相發覺，並重新找出互相傳遞的路徑或告知使用者問題所在。

關於資源分配功能，橋接裝置13與耦合器12中的各個終端模組120相對於與其相接的另一個終端模組120都必須扮演某一種資源的供應者、消費者、或備用者。資源的種類包括電的供需匹配、隨機網路的路徑、功耗與剩餘電量的量測能力等等。以供電為例，耦合器12的電源可能是來自市電、USB插槽124、或是電池模組125。耦合器12中的電源控制電路126會偵測到電源與其功率上限，扣除耦合器12本身的功耗之後，可在終端模組120 提供電源給其他已連接的橋接裝置13使用。舉例來說，當耦合器12之終端模組120插上橋接裝置13後，耦合器12之控制器121必須先與橋接裝置13之控制器121確認橋接裝置13是否需要由耦合器12供電，或者橋接裝置13已經由其另一端的耦合器12供電，也能夠分配電源給耦合器12使用。若在橋接裝置13的其中一端的終端模組120所連接的耦合器12由市電提供電力，另一端的終端模組120所連接的耦合器12是由電池模組125提供電力，只要電力資源足夠，資源分配的結果甚至可以是由市電端供電給橋接裝置13，並可對電池模組125充電。此時，電池模組125則扮演成備用電源的角色。萬一市電停電，利用市電的耦合器12則轉為消費者，利用電池模組125的耦合器12則轉為供電者的角色。

在一些實施例中，若有部分耦合器12及橋接裝置13之連接關係會產生錯誤或不可行(例如電源過載)的情況時，耦合器12中之終端模組120可回報此錯誤情況至主機101以告知使用者採取後續動作。

第5A圖係顯示依據本發明一實施例中之組合式指示系統的示意圖。請同時參考第2A圖、第3圖及第5A圖，在組合式指示系統500中，包括2個耦合器12-1~12-2、及6個橋接裝置13-1~13-6。耦合器12-1及12-2之控制器121例如分別以識別碼C1及C2標示，且耦合器12-1及12-2分別可連接4個橋接裝置13。6個橋接裝置13-1~13-6則分別以相應的控制器121之識別碼表示，例如為T1~T12，其中識別碼(T1,T5)、(T2,T6)、(T3,T7)、(T4,T8)、(T9,T11)、及(T10,T12)之控制器121分別屬於橋接裝置13-1~13-6。

舉例來說，耦合器12-1係透過I2C介面1222連接至識 別碼T1、T2、T3、T4的終端模組120，因為識別碼T1及T5的終端模組120是屬於同一個橋接裝置13-1，故識別碼T1的控制器121可透過UART介面1221取得橋接裝置13-1另一端之控制器121的識別碼T5，並可得知識別碼T5之控制器121是否有與其他的耦合器12有效連接(例如已實體連接且電力供應足夠)。類似地，識別碼T2的控制器121可透過UART介面1221取得橋接裝置13-2另一端之控制器121的識別碼T6，並可得知識別碼T6之控制器121是否有與其他的耦合器12有效連接，依此類推。在第5A圖中，識別碼T5~T8之控制器121中，僅有識別碼T5及T6之控制器121與耦合器12-2連接。

因為識別碼C1及C2之耦合器12-1及12-2可分別連接4個橋接裝置13(意即具有4個I2C介面1222)，且各橋接裝置13均具有兩個識別碼，故可用8個位元組的連接關係陣列ARRAY以儲存各耦合器12相應的連接關係，例如耦合器12-1的連接關係陣列ARRAY_C1可表示為：ARRAY_C1=[ID1,ID2,ID3,ID4,ID5,ID6,ID7,ID8]

其中數值ID1及ID2係表示在第1個I2C介面1222之橋接裝置13由近而遠的連接關係，數值ID3及ID4係表示在第2個I2C介面1222之橋接裝置13由近而遠的連接關係，數值ID5及ID6數值係表示在第3個I2C介面1222之橋接裝置13由近而遠的連接關係，數值ID7及ID8係表示在第4個I2C介面1222之橋接裝置13由近而遠的連接關係。耦合器12-2的連接關係陣列ARRAY_C2亦可用類似的方式表示。需注意的是，連接關係陣列之大小可視耦合器12所提供的I2C介面之數量及其電源供應能力而定，本發明中之耦合器 12並不限定於僅能連接4個橋接裝置13。

在此實施例中，橋接裝置13-1~13-4中具有識別碼T1~T4之控制器121係分別連接至耦合器12-1的第1個~第4個I2C介面1222。橋接裝置13-1、13-2、13-5、13-6中具有識別碼T5、T6、T9、T10之控制器121係分別連接至耦合器12-2的第1個~第4個I2C介面1222。具有識別碼T7、T8、T 11、T12之控制器121並未連接至任何耦合器12。

若耦合器12-1之第1個I2C介面1222未連接橋接裝置13，則連接關係陣列ARRAY_C1中之數值ID1及ID2均可設定為0xFF。若第1個I2C介面1222連接至橋接裝置13-1，且橋接裝置13-1之兩端的控制器121係分別連接至耦合器12-1及12-2，則數值ID1及ID2可分別設定為T1及T5。若第3個I2C介面1222連接至橋接裝置13-3，且橋接裝置13-3只有識別碼為T4之控制器121連接至耦合器12-1，但識別碼為T4之控制器121為未連接狀態(unconnected)，則數值ID5及ID6可分別設定為T4及0xFF。需注意的是，識別碼T1~T12例如可將其分別轉換為相應的16進位數值(除了0xFF)。

舉例來說，在初始狀態時，因耦合器12-1尚未連接任何橋接裝置13，故耦合器12-1的連接關係陣列ARRAY_C1在初始狀態時可設定為[0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF]。類似地，耦合器12-2的連接關係陣列ARRAY_C2在初始狀態時亦可設定為[0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF]。

當耦合器12-1~12-2及橋接裝置13-1~13-6以第5A圖之方式連接時，耦合器12-1之控制器121可由識別碼T1~T4之控制器121取得其連接關係，故耦合器12-1可將其連接關係陣列 ARRAY_C1設定為[T1,T5,T2,T6,T3,0xFF,T4,0xFF]。類似地，耦合器12-2之控制器121可由識別碼T5、T6、T9、及T10之控制器121取得其連接關係，故耦合器12-1可將其連接關係陣列ARRAY_C2更新為[T5,T1,T6,T2,T9,0xFF,T10,0xFF]。

接著，耦合器12-1及12-2之控制器121可分別透過UART介面1221或低功率藍芽模組1224將其識別碼C1及C2、及相應的連接關係陣列ARRAY_C1及ARRAY_C2傳送至主機101。主機101即可依據來自耦合器12-1及12-2的連接關係陣列ARRAY_C1及ARRAY_C2建立組合式指示系統500的關係圖模型。

第5B圖係顯示依據本發明另一實施例中之組合式指示系統的示意圖。請同時參考第2A圖、第3圖及第5B圖，當第5A圖中之組合式指示系統500中之耦合器12-1~12-2及橋接裝置13-1~13-6已連接完成後，使用者亦可改變耦合器12-1~12-2及橋接裝置13-1~13-6之連接方式。如第5B圖所示，例如將橋接裝置13-2與耦合器12-2斷開，並將橋接裝置13-3連接至耦合器12-2的第二個I2C介面1222。此外，並由組合式指示系統500移除橋接裝置13-4。

當耦合器12-1~12-2及橋接裝置13-1~13-6以第5B圖之方式連接時，耦合器12-1之控制器121可由識別碼T1~T3之控制器121取得其連接關係，故耦合器12-1可將其連接關係陣列ARRAY_C1設定為[T1,T5,T2,0xFF,T3,T7,0xFF,0xFF]。類似地，耦合器12-2之控制器121可由識別碼T5、T7、T9、及T10之控制器121取得其連接關係，故耦合器12-2可將其連接關係陣列ARRAY_C2更新為[T5,T1,T7,T3,T9,0xFF,T10,0xFF]。

接著，耦合器12-1及12-2之控制器121可分別透過通訊模組122中的UART介面1221或低功率藍芽模組1224將其識別碼C1及C2、及相應的連接關係陣列ARRAY_C1及ARRAY_C2傳送至主機101。主機101即可依據來自耦合器12-1及12-2的連接關係陣列ARRAY_C1及ARRAY_C2建立組合式指示系統500的關係圖模型。此外，連接關係陣列亦可用於表示通訊模組122中之各通訊介面是否連接其他的終端模組，並不限定於前述實施例中利用I2C介面連接至其他終端模組。

第5C圖係顯示依據本發明又一實施例中之組合式指示系統的示意圖。

請同時參考第2A圖、第3圖及第5C圖，當第5A圖中之組合式指示系統500中之耦合器12-1~12-2及橋接裝置13-1~13-6已連接完成後，使用者亦可改變耦合器12-1~12-2及橋接裝置13-1~13-6之連接方式。如第5C圖所示，例如將橋接裝置13-3與耦合器12-1斷開，並將橋接裝置13-3連接至耦合器12-2的第四個I2C介面1222。此外，並由組合式指示系統500移除橋接裝置13-4，並新增了橋接裝置13-7及13-8(例如均為單端的橋接裝置)，其分別具有識別碼T13及T14之控制器121。

當耦合器12-1~12-2及橋接裝置13-1~13-3、13-5、13-7、及13-8以第5C圖之方式連接時，耦合器12-1之控制器121可由識別碼T1、T2、T13、及T14之控制器121取得其連接關係，故耦合器12-1可將其連接關係陣列ARRAY_C1設定為[T1,T5,T2,T6,T13,0xFF,T14,0xFF]。類似地，耦合器12-2之控制器121可由識別碼T5、T6、T9、及T3之控制器121取得其連接關係，故耦合器 12-2可將其連接關係陣列ARRAY_C2更新為[T5,T1,T6,T2,T9,0xFF,T3,0xFF]。

接著，耦合器12-1及12-2之控制器121可分別透過UART介面1221或低功率藍芽模組1224將其識別碼C1及C2、及相應的連接關係陣列ARRAY_C1及ARRAY_C2傳送至主機101。主機101即可依據來自耦合器12-1及12-2的連接關係陣列ARRAY_C1及ARRAY_C2建立組合式指示系統500的關係圖模型。

詳細而言，當指示設備102中之耦合器12與橋接裝置13的連接關係改變，各橋接裝置13可即時判斷出兩端的終端模組120之連接情況，並通知其兩端的連接關係至與各橋接裝置13相連接的耦合器12，且各個耦合器12則可更新其連接關係陣列並回報至主機101。

第6A圖係顯示依據本發明第4A圖之實施例中之拓樸400的關係圖模型的示意圖。

請同時參考第4A及6A圖，在一實施例中，指示設備102中之各耦合器12及各橋接裝置13係以第4A圖所示的方式進行連接。當主機101接收到來自指示設備102中之各耦合器12所傳送的連接關係陣列(例如ARRAY_C1、ARRAY_C2…等等)後，主機101即可執行一規劃指示程式，並利用所接收到的多個連接關係陣列建立指示設備102中之各耦合器12及各橋接裝置13的關係圖模型450，如第4D圖所示，其中V1-V15係表示在第4A圖中之各耦合器12在第4D圖之關係圖模型450中之端點(vertex)，且E1-E22係表示在第4A圖中之各橋接裝置13在第6A圖之關係圖模型450中之邊緣(edge)。

當建立出關係圖模型450後，主機101所執行的規劃指示程式可將關係圖模型450中的端點V1-V12及邊緣E1-E22繪製於主機101之顯示螢幕(第1圖未繪示)上，並可規劃出在關係圖模型450中的各區域，例如區域420、及區域430-436。若指示設備102中之各耦合器12及各橋接裝置13係安置於一藥櫃上，則關係圖模型450中之各個區域可視為相應的一藥格的位置。接著，規劃指示程式可將各區域(即藥格)指派相應的藥物名(例如為一名稱代碼)，其中一個區域通常僅放置同一種藥物，以避免錯拿藥物。

當主機101接收到一來源指令，例如為包括一或多種藥物名的一處方籤，主機101所執行的規劃指示程式即可將在處方籤中的各種藥物名(名稱代碼)所相應的區域標示出來，並可透過UART介面或BLE協定傳送控制信號至所標示之區域相應的各耦合器12，且接收到控制信號的耦合器12可通知在標示區域中其相連接的橋接裝置13進行指示動作，例如控制LED燈管發光以進行指示。舉例來說，若在第4D圖中之區域420被標示，則主機101會分別傳送控制信號至區域420中在端點V1、V2、V4、及V5所相應的各耦合器12，並使相應於邊緣E1、E2、E13、及E15之橋接裝置13進行指示動作。

第6B圖係顯示依據本發明第4C圖之實施例中之拓樸400的關係圖模型的示意圖。

請同時參考第4C圖及第6B圖，若在第4A圖的拓撲400之左上方的區域420再加入4個T字型及1個十字型的耦合器12、及相應長度的橋接裝置13，即可將區域420劃分為4個子區域421-424，如第4C圖所示。

當指示設備102中之各耦合器12及各橋接裝置13係以第4C圖所示的方式進行連接。當主機101接收到來自指示設備102中之各耦合器12所傳送的連接關係陣列(例如ARRAY_C1、ARRAY_C2…等等)後，主機101即可執行一規劃指示程式，並利用所接收到的多個連接關係陣列建立指示設備102中之各耦合器12及各橋接裝置13所組成之網路(例如為一隨機網路)的關係圖模型460，如第6B圖所示，其中V1-V20係表示在第4A圖中之各耦合器12在第6B圖之關係圖模型460中之端點(vertex)，且E3-E12、E14、E16、E17-E34係表示在第4C圖中之各橋接裝置13在第6B圖之關係圖模型460中之邊緣(edge)。

當建立出關係圖模型460後，主機101所執行的規劃指示程式可將關係圖模型460中的端點V1-V20及邊緣E3-E12、E14、E16、E17-E34繪製於主機101之顯示螢幕(第1圖未繪示)上，並可規劃出在關係圖模型460中的各區域，例如區域421-424、及區域430-436。

若指示設備102中之各耦合器12及各橋接裝置13係安置於一藥櫃上，則關係圖模型460中之各個區域可視為相應的一藥格的位置。接著，規劃指示程式可將各區域(即藥格)指派相應的藥物名(例如為一名稱代碼)，其中一個區域通常僅放置同一種藥物，以避免錯拿藥物。

當主機101接收到一來源指令，例如為包括一或多種藥物名(例如可稱為來源名稱代碼)的一處方籤，主機101所執行的規劃指示程式即可將在處方籤中的各種藥物名所相應的區域標示出來，並可透過UART介面或BLE協定傳送控制信號至所標示之區 域相應的各耦合器12，且接收到控制信號的耦合器12可通知在標示區域中與其相連接的橋接裝置13進行指示動作，例如控制LED燈管發光以進行指示。舉例來說，若在第4D圖中之區域422及424被標示，則主機101會分別傳送控制信號至區域422及424中在端點V2、V5、V16、V18、V19、及V20所相應的各耦合器12，並使相應於邊緣E30、E24、E25、E32、E27、E28、及E34之橋接裝置13進行指示動作。

第7圖係顯示依據本發明一實施例中之指示方法的流程圖。

在步驟S710，將指示設備102中之各耦合器12及各橋接裝置13電性連接以構成一網路。舉例來說，前述預定方式可利用第4A、4C、5A-5C圖之拓撲進行連接，惟本發明並不限定於前述實施例之連接方式，若應用於藥櫃上，則耦合器12及橋接裝置13可配合實際的藥格大小及配置進行連接。

在步驟S720，各耦合器12取得所連接之橋接裝置13的連接狀態，並依據連接狀態產生各耦合器之一連接關係陣列。舉例來說，橋接裝置13係具有兩個終端模組120，且兩個終端模組120之控制器121可透過UART介面互相傳遞彼此的連接狀態。當橋接裝置13的其中一端的終端模組120與一耦合器12連接時，所連接的耦合器12可由橋接裝置13的終端模組120之控制器121取得該橋接裝置13之連接狀態(例如另一端是否有連接至其他的耦合器12)。

在步驟S730，利用各耦合器12回報其連接關係陣列至主機101。當各耦合器12取得與其連接的橋接裝置13之連接狀態 後，即可建立相應的連接關係陣列，其細節可參考第5A~5C圖之實施例。

在步驟S740，判斷連接關係是否改變。若連接關係改變，則回到步驟S720；若連接關係未改變，則執行步驟S750。舉例來說，當任一個橋接裝置13從已連接的耦合器12斷開時，橋接裝置13兩端的控制器121以及該耦合器12之控制器121均可得知連接關係改變。換言之，在步驟S710中的預定方式的連接關係已改變，此時，需回到步驟S720，並重新讓各耦合器偵測與其連接之橋接裝置13連接關係。

在步驟S750，依據各耦合器12之連接關係陣列建立一關係圖模型。該關係圖模型包括複數個端點(vertex)、複數個邊緣(edge)及由該些端點與該些邊緣界定的數個區域。舉例來說，各耦合器12可視為關係圖模型中的端點(vertex)，且與各耦合器12連接的橋接裝置13可視為關係圖模型中的邊緣(edge)。

在步驟S760，分別指派一名稱代碼至關係圖模型中之各區域，並依據一來源指令中所包含的一或多個來源名稱代碼以在關係圖模型中標示相應的一或多個區域。舉例來說，主機101所執行的規劃指示程式可將關係圖模型繪示於顯示螢幕上，並可對關係圖模型中之各區域指派相應的名稱代碼。主機101並依據一來源指令中所包含與各區域之名稱代碼有關的一或多個來源名稱代碼以在關係圖模型中標示相應的一或多個區域。若組合式指示系統10是應用於智慧取藥系統，則關係圖模型中之各區域均會對應於一個藥格，且各藥格的名稱代碼則相應於一藥物名。此外，主機101所執行的規劃指示程式可依據一來源指令，在關係圖模型 中標示相應的一或多個區域，其中來源指令為包含一或多個藥物名(來源名稱代碼)的一處方籤，且在處方籤中的一或多個來源名稱代碼之每一者係對應不同的藥物名。若組合式指示系統10是設置於其他應用(例如：倉儲系統、物流中心或伺服器等等)，則可對關係圖模型中之各區域指派關於其他應用的名稱代碼。

在步驟S770，分別傳送一控制信號至所標示的各區域相應的各耦合器12以控制所標示的各區域相應的橋接裝置13進行指示動作。舉例來說，在關係圖模型中所標示的區域均具有相應的耦合器12及橋接裝置13。因為耦合器12可與主機101溝通，故耦合器可透過UART介面或BLE協定由主機101接收控制信號，藉以控制標示區域的橋接裝置13進行指示動作。

在步驟S780，判斷連接關係是否改變。若連接關係改變，則回到步驟S720；若連接關係未改變，則重複執行步驟S780。舉例來說，當任一個橋接裝置13從已連接的耦合器12斷開時，橋接裝置13兩端的控制器121以及該耦合器12之控制器121均可得知連接關係改變。換言之，在步驟S710中的預定方式的連接關係已改變，此時，需回到步驟S720，並重新讓各耦合器偵測與其連接之橋接裝置13連接關係。

綜上所述，本發明係提供一種耦合器、橋接裝置、指示設備、組合式指示系統及其指示方法。本發明所揭示的終端模組可整合於耦合器及橋接裝置中，且具有自我辨識能力的能力，且具有隨機裝卸並即時運算得出對應隨機網路之拓樸的能力。終端模組本身除了能自動識別自身屬性，還能夠與其他相連接的終端模組進行資料交換，進而達到資源分配與控制管理的目 的。此外，使用者可以依照自身需求客製化終端模組，即便非相關知識人員都可以自行完成設備模組的組裝及使用，除了可以大幅降低變動成本以及增加更多空間的利用性之外，更可增進使用者體驗。

於申請專利範圍及說明書中使用如”第一”、”第二”、”第三”等詞係用來修飾申請專利範圍及說明書中的元件，並非用來表示元件之間具有優先權順序、先行關係，或者是一個元件先於另一個元件，或者是執行方法步驟時的時間先後順序。簡言之，該些修飾用詞僅用來區別具有相同名字的元件。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S710-S780‧‧‧步驟

Claims (23)

1. 一種指示設備，包括：複數個耦合器，包括複數個通訊介面，及一控制器；以及複數個橋接裝置，電性連接至該等耦合器的通訊介面，且該等橋接裝置及該等耦合器係構成一網路，其中每一橋接裝置包括可與耦合器連接的一第一終端模組、可與耦合器連接的一第二終端模組及電性連接至該第一終端模組及該第二終端模組的一指示器，並且該指示器用以由該第一終端模組及/或該第二終端模組控制以進行指示動作，其中，各耦合器的該控制器經由該等通訊介面取得所連接的該等橋接裝置的連接狀態，並據以產生各耦合器之一連接關係陣列以回報至一主機，並使該主機依據各耦合器之該連接關係陣列建立該網路之一關係圖模型。
2. 如申請專利範圍第1項所述之指示設備，其中該連接狀態是各橋接裝置的第一終端模組及該第二終端模組是否與耦合器連接的資訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之指示設備，其中該連接關係陣列用以表示每一通訊介面是否連接橋接裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之指示設備，其中各耦合器之控制器經配置以將該耦合器的一屬性資訊傳送至相連接的該耦合器或該橋接裝置，且各橋接裝置之控制器經配置以將該橋接裝置的一屬性資訊傳送至相連接的該耦合器或該橋接裝置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之指示設備，其中各耦合器之該屬性資訊包括：各耦合器之形狀、電源狀態、及使用有線或無線通訊，且各橋接裝置之該屬性資訊包括：各橋接裝置之長度、燈光顏色、及功耗。
6. 如申請專利範圍第5項所述之指示設備，其中各耦合器之形狀包括：一字型、L型、T型、或十字型。
7. 如申請專利範圍第1項所述之指示設備，其中各橋接裝置之該第一終端模組及該第二終端模組均具有相應的識別碼，且各耦合器係取得所連接的各橋接裝置之該第一終端模組及該第二終端模組的識別碼及其連接狀態以建立該連接關係陣列。
8. 如申請專利範圍第7項所述之指示設備，其中當該等橋接裝置及該等耦合器之連接方式改變時，各耦合器重新偵測並取得所連接的該等橋接裝置之連接狀態以更新各耦合器之該連接關係陣列。
9. 如申請專利範圍第1項所述之指示設備，其中該關係圖模型包括對應於各耦合器的複數個端點及對應於各橋接裝置的複數個邊緣。
10. 一種組合式指示系統，包括：指示設備，包括複數個耦合器及複數個橋接裝置，每一耦合器包括可電性連接該等橋接裝置的複數個通訊介面及一控制器；以及主機；其中該等橋接裝置及該等耦合器構成一網路，並且各耦合器由所連接的該等橋接裝置取得其連接狀態，並據以產生各耦 合器之一連接關係陣列以回報至該主機，並使該主機依據各耦合器之該連接關係陣列建立該網路之一關係圖模型，其中該主機分別指派一名稱代碼至在該關係圖模型中之各區域，並依據該主機接收到的一來源指令以在該關係圖模型中標示相應的一或多個區域，其中該來源指令包括可與名稱代碼對應的一或多個來源名稱代碼，其中該主機係分別傳送一控制信號至所標示之各區域相應的各耦合器以控制所標示之各區域相應的該等橋接裝置進行指示動作。
11. 如申請專利範圍第10項所述之組合式指示系統，其中該指示設備係安置於一藥櫃，該藥櫃包括複數個藥格，且該等藥格之每一者係相應於一藥物名，其中，該關係圖模型中之各區域係相應於該藥櫃中之該等藥格之其中一者的該藥物名。
12. 如申請專利範圍第11項所述之組合式指示系統，其中該來源指令為一處方籤，且該一或多個來源名稱代碼之每一者係對應於不同的藥物名。
13. 如申請專利範圍第10項所述之組合式指示系統，其中該關係圖模型包括對應於各耦合器的複數個端點、對應於各橋接裝置的複數個邊緣，及由該些端點與該些邊緣界定的數個區域。
14. 一種指示方法，用於一指示設備，其中該指示設備包括複數個耦合器及複數個橋接裝置，並且該等耦合器與該等橋接裝置電性連 接並構成一網路，該方法包括：各耦合器取得所連接的該等橋接裝置其連接狀態，並依據連接狀態產生各耦合器之一連接關係陣列；依據各耦合器之該連接關係陣列建立該網路之一關係圖模型；分別指派一名稱代碼至在該關係圖模型中之各區域；依據一來源指令中所包括的一或多個來源名稱代碼以在該關係圖模型中標示相應的一或多個區域；以及分別傳送一控制信號至所標示之各區域相應的各耦合器以控制所標示之各區域相應的橋接裝置進行指示動作。
15. 如申請專利範圍第14項所述之指示方法，其中該連接狀態是各橋接裝置是否與耦合器連接的資訊。
16. 如申請專利範圍第14項所述之指示方法，其中各耦合器及各橋接裝置中之控制器取得本身的一屬性資訊，並將該屬性資訊傳送至相連接的該耦合器或該橋接裝置。
17. 如申請專利範圍第16項所述之指示方法，其中各耦合器之該屬性資訊包括：各耦合器之形狀、電源狀態、及使用有線或無線通訊，且各橋接裝置之該屬性資訊包括：各橋接裝置之長度、燈光顏色、及功耗。
18. 如申請專利範圍第17項所述之指示方法，其中各耦合器之形狀包括：一字型、L型、T型、或十字型。
19. 如申請專利範圍第14項所述之指示方法，其中各橋接裝置包括可與耦合器連接的一第一終端模組及可與耦合器連接的一第二終端 模組，其中該第一終端模組及該第二終端模組均具有相應的識別碼，且該方法更包括：各耦合器取得所連接的各橋接裝置之該第一終端模組及該第二終端模組的識別碼及其連接關係以建立該連接關係陣列。
20. 如申請專利範圍第19項所述之指示方法，更包括：當該等橋接裝置及該等耦合器之連接方式改變時，各耦合器重新偵測並取得所連接的該等橋接裝置之連接狀態以更新各耦合器之該連接關係陣列。
21. 如申請專利範圍第14項所述之指示方法，其中該關係圖模型包括複數個端點、複數個邊緣及由該些端點與該些邊緣界定的數個區域，且各耦合器係對應於各端點，各橋接裝置係對應於各邊緣。
22. 如申請專利範圍第14項所述之指示方法，其中該指示設備係安置於一藥櫃，該藥櫃包括複數個藥格，且該等藥格之每一者係相應於一藥物名，其中，該關係圖模型中之各區域係相應於該藥櫃中之該等藥格之其中一者的該藥物名。
23. 如申請專利範圍第14項所述之指示方法，其中該來源指令為一處方籤，且該一或多個來源名稱代碼之每一者係對應於不同的藥物名。

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