通过多端口串行的通信方法和装置

暂无

技术领域\n本发明涉及一种用于通过串行通信端口来控制多个装置的多端口装置(设备)，尤其是涉及这样一种串行多端口通信方法，该方法用于通过安装在计算机中的两个串行端口和多个装置通信，还涉及一种适用于该方法的装置，以及一种用来控制该装置的方法和一种适用于该控制方法的记录介质。\n背景技术\n众所周知，IBM兼容计算机提供两个标准串行通信端口(COM1，COM2)，但是在一些应用中，可能需要更多的端口。为了满足这些需要，多端口装置被开发，这些多端口装置通常提供6～8个通用异步收发(UART)端口。\n涉及这些多端口装置的相关现有技术在“SERIAL COMMUNICATIONSDeveloper’s Guide 2nd Edition”，IDG BOOK，pp.25～26中作了概括地解释，同时也在美国专利No.4,866,667(公开于1989年9月12日)、美国专利No.4,868,784和日本专利申请JP2002-215555中公开。\n图1是现有技术中的多端口板的结构的框图。图1所示的装置被安装在工业标准结构(ISA)插槽中，或者外设部件互连(PCI)插槽中，被连接到PCI/ISA总线102后被使用。\n在如图1所示的装置中，用于将并行数据转换成串行数据的UART控制器104被安装在各个端口(从端口1到端口4)来提供串行通信。因为UART控制器104，如图1所示的装置还包括：中断管理单元106，用来裁定来自于这些UART控制器104的中断；和数据切换单元108，用来有选择地将数据从UART控制器的寄存器中读出和将数据写入UART控制器的寄存器中。\n各个UART控制器104独自产生一个中断信号来请求服务。一旦中断生成，中断管理单元106将该中断通过PCI/ISA总线发送给中央处理器(CPU，未示出)而不用区分中断的源UART控制器104。在计算机的CPU中，一个中断请求(IRQ)被分配给图1所示的多端口板(不是给各个端口)，安装在计算机中的驱动软件区分哪个端口需要中断服务。\n如果产生中断，则驱动软件的中断服务程序通过使用数据切换单元108切换各个UART控制器104来确认安装在各个UART控制器104中的状态寄存器的内容，并且根据端口状态寄存器端口需要数据传送和接收服务，则为端口提供数据传送和接收服务。\n也就是说，中断服务程序从安装在设置有数据接收标记的UART控制器104中的接收保持寄存器中读出数据，原因是通过RX信号线并且为完成对TX信号线发送数据的UART控制器104接收数据的UART控制器104，将下次要发送的数据加载到安装在UART控制器104中的发送保持寄存器中.如果没有需要服务其他UART控制器104，则中断服务程序结束.\n由于相关的现有多端口装置通常被构造成具有可以被插入到计算机的ISA插槽或者PCI插槽的形状，因此相关的现有多端口装置具有的不便之处是，在将装置从计算机的ISA/PCI插槽中分离时需要打开个人计算机(PC)机箱，例如，为了维护，为了添加更多的多端口插槽卡，移动多端口插槽卡等等，并需要复杂的硬件设计来满足计算机的ISA/PCI总线标准。另外，当被设计来提供多个端口时，由于计算机狭窄的内部空间，能容纳的端口的数量会受到限制，以至于不得不分别为更多的外部端口提供另一个插槽装配板。\n更进一步，相关的现有多端口装置需要独立的中断管理单元106来裁决在端口中生成的中断，并当添加端口时，UART控制器也应该被添加，这样，制造费用将会增加。\n更进一步，相关的现有多端口装置需要为各个所提供的端口安装独立的驱动软件来实现通过端口控制这些装置，开发使用该软件来控制多个装置的应用程序的工程师应该具有使用该驱动软件的方法的全面知识，这将会在对装置的分发和使用中造成不便。\n发明内容\n本发明提供一种串行多端口控制方法，该方法使用由计算机作为基本提供的两个串行通信端口来方便控制多个(三个或更多)装置。本发明也提供一种多端口串行通信装置(设备)，通过计算机的两个标准UART串行通信端口来提供三个或多个通信端口。本发明也提供存储了至少一个用来控制根据本发明的多端口设备的程序的记录介质。\n本发明的另外的方面和/或优点将在接下来的解释中在某种程度上被阐明，并且在某种程度上，通过解释变得明显，或者可以通过对本发明的实践来理解。\n本发明可以通过经由串行通信端口将计算机和多个装置可通信地连接的方式来获得，该方法包括将计算机的第二串行通信端口连接到与想要通信的装置相对应的端口；通过计算机的第一串行通信端口来控制转接开关；和根据通过第一串行通信端口的转接开关的控制，通过第二串行通信端口和想要通信的装置通信。\n本发明也可以通过经由串行通信端口将计算机和多个装置可通信地连接的多端口串行通信装置来获得，该装置包括分别连接到计算机的第一串行通信端口和第二串行通信端口的第一连接单元和第二连接单元；与多个装置相对应的多个输出端口；有选择地将第二连接单元切换到输出端口的转接开关；和连接到第一连接单元并控制转接开关的切换操作的信道控制单元。\n本发明也可以通过控制多端口串行通信装置的方法来获得，该装置包括分别连接到计算机的第一串行通信端口和第二串行通信端口的第一连接单元和第二连接单元；与多个装置相对应的多个输出端口；有选择地将第二连接单元切换到输出端口的转接开关；和连接到第一连接单元，控制转接开关的切换操作和将接计算机与多个装置连接来通信的信道控制单元，该方法包括如果操作电源被提供给该装置，那么将信道控制单元的通信速率和方式调整到计算机的通信速率和方式；通过第一连接单元从计算机接收信道交换命令；根据接收的命令来控制转接开关；和由信道控制单元通过第一连接单元来传送一个用来指示切换成功的应答信号给计算机。\n本发明也可以通过上面存储有可以控制一个装置的程序的计算机可读记录介质来获得，该装置包括分别连接到计算机的第一串行通信端口和第二串行通信端口的第一连接单元和第二连接单元；与多个装置相对应的多个输出端口；有选择地将第二连接单元切换到输出端口的转接开关；和连接到第一连接单元，控制转接开关的切换操作和将接计算机与多个装置连接来通信的信道控制单元，根据一个方法，该方法包括如果操作电源被提供给该装置，那么调整信道控制单元到计算机的串行端口的通信速率和方式；通过第一连接单元从计算机接收信道交换命令；根据接收的命令来控制转接开关；和由信道控制单元通过第一连接单元来传送一个用来指示切换成功的应答信号给计算机.\n本发明也可以通过可通信地与计算机的第一和第二串行通信接口相连接的一种多端口串行通信开关来实现，该开关包括：可通信地连接到计算机的第一串行通信端口和第二串行通信端口的第一开关连接器和第二开关连接器；和串行端口选择器，被连接到第一开关连接器并根据经由第一开关连接器从计算机的第一串行通信端口输入的串行端口交换命令控制选择多个输入/输出串行端口之一以可通信地连接到第二开关连接器。\n本发明也可以通过一种多端口串行通信开关来实现，该开关包括：可通信地连接到计算机的第一串行通信端口的电路，以根据计算机控制建立串行端口选择信道来选择性地可通信连接计算机的第二串行端口和开关的多个串行端口之一。\n本发明也可以通过一种网络计算机系统来实现，该计算机网络包括具有第一和第二串行通信端口和多个具有串行端口的外围装置的计算机，该网络系统包括：一个多端口串行通信开关，可通信地与计算机的第一和第二串行通信端口相连接，并可与多个外围装置的串行通信端口相连接，该开关包括：分别连接到计算机的第一串行通信端口和第二串行通信端口的第一连接器和第二连接器；可连接到多个外围装置的三个或更多的输入/输出串行端口；和一个串行端口选择器，被连接到第一连接器，并根据经由第一连接器从计算机的第一串行通信端口输入的端口选择命令控制第二连接器的选择，以便可通信地与连接到与外围装置之一的相应的串行端口的多个输入/输出串行端口之一连接。\n附图说明\n通过参考附图详细描述实施例，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更加明白，其中：\n图1是相关的现有多端口板的结构框图；\n图2是根据本发明的实施例具有两个串行通信端口并可以通过多端口串行通信装置和多个装置可通信连接的计算机的示图；\n图3是用来描述根据本发明的实施例的多端口串行通信装置的详细结构的框图；\n图4是根据本发明的实施例用来描述在图3的装置中使用的信道选择命令分组的结构的框图；和\n图5是根据本发明的实施例控制如图3所示的微处理器的流程图。\n具体实施方式\n现在详细描述本发明的实施例的参考信息，本发明实施例的例子在附图中描述了，其中完全是相同的参考数字代表了相同部件。下面参照附\n图描述实施例来解释本发明。\n图2是根据本发明的实施例具有两个串行通信端口并可以通过多端口串行通信装置与多个装置可通信连接的计算机的示图.如图2所示，根据本发明的实施例的串行多端口通信方法，经由由第一串行通信端口(COM1)提供的第一串行通信信号，通过控制可选择地控制通过第二串行通信端口(COM2)的第二串行通信信号与多个装置之一的交换的转接开关，可通信地将一个主机200与多个外围装置1-5相连接.\n尤其是，第二串行通信端口通过转接开关被连接到多个外围装置，信道控制单元(信道控制器)通过第一串行通信端口来控制转接开关的切换操作。通过第一串行通信端口，信道交换(选择)命令从计算机提供给信道控制单元。该信道交换命令遵守预定协议，并包括指示希望同计算机通信的外围装置的信息。有利地，在计算机应用、驱动器和/或操作系统软件和通过第一串行通信端口的信道控制器之间使用该协议，增加了信道交换的可靠性。根据本发明的一个方面，在信道交换启动(成功)后计算机可以接收到一个确认应答。\n信道控制单元从计算机接收信道交换命令，从该命令中提取指示想通信的外围装置的信息，并根据所提取的信息控制转接开关的切换操作。另外，典型地，信道控制单元决定该信道交换命令是否正常地执行，信道控制单元通过第一串行通信端口提供确定结果给计算机。计算机接收由信道控制单元提供的应答信号，并确认信道控制单元是否正常地执行信道交换命令。\n如果计算机确认信道控制单元正常地(成功地)执行了信道交换命令，那么计算机就通过第二串行通信端口，根据由信道控制单元提供的转接开关的控制，同想要控制的(通信)外围装置通信。因此，根据参考图2来解释的串行多端口通信方法，使用通常由计算机提供的两个通信端口在计算机和多个装置间的通信可以方便地得以控制。使用本发明的多端口串行通信端口通过外围装置的端口来测试外围装置的方法公开在相关的韩国专利申请No.2003-30893中(本申请的受让人三星电子株式会社提交于2003年5月15日)，也公开在共同未决中国专利申请中(本申请的受让人三星电子株式会社正在提交申请)，这些申请的全部内容在这里一并提出作为参考。更进一步，设备测试装置仅使用一个主机而没使用测试计算机，公开在相关的韩国专利申请No.2003-30895中(本申请的受让人三星电子株式会社提交于2003年5月15日)，也公开在共同未决中国专利申请中(本申请的受让人三星电子株式会社正在提交申请)，这些申请的全部内容在这一并提出作为参考。\n图3是用来描述根据本发明的实施例的多端口串行通信装置的详细结构的框图。参照图3，典型地，多端口串行通信装置(设备)或者多端口串行通信器(开关)300包括两个RS-232接收器/驱动器302和304，用来将从主机200的第一第二串行通信端口(COM1和COM2)输出的第一第二串行通信信号的电平(-12V～+12V)分别变换到0V～+5V，该电平是多端口串行通信设备的晶体管-晶体管逻辑电路(TTL)信号的电平，并且将从串行信号输入/输出单元305输出的TTL的电平0V～+5V分别变换到主机200的第一第二串行通信端口(COM1和COM2)的电平(-12V～+12V)。在本发明中，RS-232接收器/驱动器302和304包括多端口串行通信器的第一和第二连接单元，该多端口串行通信器分别可通信地和主机200的COM1和COM2端口连接。\n作为一个例子，假设从主机200到多个外围装置1-5通信，来自主机200的标准COM1和COM2端口的两个串行通信信号之一被提供给多端口串行通信器300的微计算机或者微处理器(micom)306，而另一个第二串行通信信号被提供给串行信号输入/输出单元305的端口开关310.因此，例如，微处理器306的输入口可以接收来从第一连接器302输出的第一串行通信信号，该第一连接器302被连接到主机200的COM1上，而端口开关310的输入口可以接收来从第二连接器304输出的第二串行通信信号，该第二连接器304被连接到主机200的COM2上.串行信号输入/输出305的端口开关310的输出被连接到与各个受控外围装置相对应的输出端口312(例如，端口1-8).在本发明中，这些端口开关310包括多端口串行通信器300的转接开关.尤其是，串行信号输入/输出单元305包括端口开关310作为转接开关，RS232接收器/驱动器312作为串行通信输出端口.\n微处理器306中断由主机200提供的信道交换命令，并选择端口开关310之一。在本发明中，微处理器306包括一个多端口串行通信器的信道控制单元。信道交换命令被从主机200的COM1输入的第一串行通信信号发送到微处理器306。这个信道交换命令由微处理器306的固件所中断，并被转换成DEMUX 308的输入，DEMUX 308的输出被连接到各个RS232接收器/驱动器端口312的开/关终端(端口)开关310来控制从主机200的COM2到各个输出端口312(端口#1～#n)的第二串行通信信号的传输。在这里，输出端口312(端口#1～#n)分别与想要控制(通信)的外围装置相对应，由它们的端口号来辨认(识别)。尤其是，如图3所示，端口开关310的输出再一次由RS232接收器/驱动器312放大到-12V～+12V电平作为各自的端口输出(端口#1～#n)。\n如图3所示，为了与可连接到主机200并想通过使用多端口串行通信器300进行控制的外围装置通信，典型地，主机200提供信道交换命令给多端口串行通信器300来连接与想要控制的装置相对应的多端口串行通信器300的输出端口(#1～#n)。因此，根据本发明，由主机200提供的串行端口之一被用作传输信道交换命令的信道/端口选择控制线(也就是说，信道/端口选择器)，以及另外一个串行端口在与被选择的受控的外围装置的数据通信中被用作数据线。\n图4是示出根据本发明的实施例的、用在图3中的多端口串行通信器300中的信道选择命令分组的结构的框图。作为例子，主机200的第一通信端口(COM1)被用作信道/端口控制线，第二串行通信端口(COM2)被用作数据线，如果主机200将一个遵守预定协议的信道交换命令通过第一串行通信端口(COM1)发送给多端口串行通信器300，由多端口串行通信器300接收的信道交换命令通过RS-232接收器/驱动器302发送，转换成电平为0V～+5V的TTL信号并发送给微处理器306的UART输入端口(Tx，Rx)。在如图3所示的多端口串行通信器300中，RS-232接收器/驱动器302，304提供来在用于RS-232通信的信号电平与用于普通集成电路(IC)的TTL信号电平之间作信号转换。\n微处理器306通过第一连接器302解释来自于主机200的输入信道交换命令，提取想要选择的输出端口的号码(端口号)，输出该提取的端口号给微处理器306输出端口(P0～P2)。同样，如果微处理器306正常执行信道交换命令，那么微处理器306生成ACK应答信号以向主机200指示正常信道交换命令执行，否则生成NAK应答信号以指示没有正确地收到信道交换命令，并传送ACK/NCK信号给主机200。这些ACK/NCK信号使用如同图4所示的数据格式。来自微处理器306的输出端口(P0～P2)的端口号被提供给DEMUX308的输入端口(S0～S3)，DEMUX 308仅相应于由DEMUX 308输入端口(S0～S3)接收的输出端口号来打开端口开关310。\n同时，来自于主机200的第二串行通信端口(COM2)的第二串行通信信号通过RS-232接收器/驱动器304提供给所有的端口开关310.如果端口开关310之一由DEMUX 308的操作打开，那么第二串行通信信号通过打开的端口开关310和相对应的RS-232接收器/驱动器312以作为相对应于想要控制的装置的输出端口的-12V～+12V的输出信号。也就是说，通过与主机200的COM1和COM2端口可通信地相连接的多端口串行通信器300建立在主机200和想要控制的外围装置之间的通信信道。在主机200和想要控制的外围装置之间的通信根据两者之间的预定协议实现，因此如图3所示的多端口串行通信器300仅仅只用来选择和连接想要控制的外围装置，它与相关的需要中断管理器和花费更多的UART控制器的多端口串行通信技术相比没有那么复杂。\n图5是根据本发明的实施例控制如图3所示的微处理器的流程图。参照图5，如果操作电源提供给如图3所示的多端口串行通信器300以控制微处理器306的固件程序的执行，那么在步骤502和504首先执行初始化操作。更具体说，在步骤502，微处理器306的UART通信速度和方式被调整来适合主机200。然后，在步骤504，初始化堆栈。堆栈用作临时存储根据与主机200确定的协议的信道交换命令的地方，并且无论什么时候信道交换命令被微处理器306执行，该堆栈杜重新初始化。如果在步骤502和504完成了所有初始化，则在步骤506中，微处理器306等待从主机200输入的信道交换命令。\n参照图4，典型地，信道交换命令包括6个字节的DLE、STX、端口号、校验码和ETX信息。如上所述，根据本发明的一个方面，微处理器306通过与主机200的COM1端口和微处理器306的UART输入端口(Tx，Rx)相连的RS-232接收器/驱动器302(第一连接器302)来接收/传输数据从/到主机200的COM1端口。如果在步骤508中输入了第一个字节，则微处理器306检验输入值是否是来指示信道交换命令起始的DLE。如果在步骤508中第一个输入字节不是DLE，则在步骤506中，微处理器306接着等待主机200的输入。也就是说，在DLE输入之前，所有的输入都作为无用信息被抛弃。如果在步骤508输入值是指示信道交换命令起始的DLE，则在步骤510启动一个用来限制命令完成时间的计时器。在步骤512，根据在步骤508中启动的计时器来判决是否发生超时。在步骤514到518，微处理器306在分配的时间内等待完整的信道交换命令(6字节)的输入。尤其是，在步骤514，判断是否有另一个字节在微处理器306的UART被输入。在步骤516，输入字节依次被推入堆栈。\n如果6-字节数据在预定的命令完成时间(例如，36ms)内没有被输入，那么在步骤512，计时器指示超时。在步骤512，如果指示超时，则在步骤532，微处理器306发送NAK消息给主机200来指示命令没有正确地接收。在步骤518，如果判断在预定的时间内容命令输入完成，那么在步骤520，微处理器306检验信道交换命令值STX、ETX和校验码是否正确，而如果在步骤520出现差错，那么在步骤532，将NAK消息发送给主机200。具体地说，参考图4，例如，一个3位数字的数用来指示端口：给每个位置指定一个数。即将个位num1、十位num2、百位num3传送给微处理器306。因此，例如，如果端口号是123，则num1-num3将会分别是3，2，和1。如图4所示，通过异或num1，num2，hum3计算出校验码。在步骤520，如果确定信道交换命令的STX，ETX和校验码的值是正确的，那么，在步骤522，微处理器306将包含在信道交换命令中的ASCII码端口号(至少一个，但是也许是两个或更多的与在多端口串行通信器300中提供的端口号相关的ASCII端口号)转换成十六进制数字。在步骤524，微处理器306输入转换后的十六进制的端口号给微处理器306的输出端口(P0-P2)作为对DEMUX 308更新的端口来选择串行信号输入/输出单元305的端口.在步骤524执行信道交换命令后，在步骤526-530，微处理器306通过微处理器306UART端口(Tx，Rx)来准备和发送ACK消息给主机200的COM1，ACK消息指示了信道/端口被交换.然后，微处理器306返回步骤504并等待下一个命令.因此，微处理器306将输入信道选择端口号从ASCII转换成十六进制，并将各个端口号映射到微处理器306的输出端口P0-P2.尤其是，包括了DEMUX 308的输入端口(S0-Sn)的微处理器306输出端口(P0-Pn)的数目具有串行信号输入/输出单元305的想得到的串行端口的数目函数。在输入信道选择命令中的多个端口号名称允许依次与连接到串行信号输入/输出单元305串行端口的多个外围装置通信。\n参照图3-5的解释，在主机200中，多端口串行通信器300不能形成和使用新的集成串行端口来和各个装置相连接，但是可以提供串行通信信号给多个外围装置，该信号由主机的两个现有串行通信端口提供。因此，根据本发明的开关不需要安装独立的传统驱动软件就可以通过多端口串行通信器300的端口之一来驱动设备，并且可以以低成本控制多个装置。换句话说，用于多个串行端口的多个驱动软件的安装在存储器方面是不具有效率的，然而本发明使用现有的驱动软件来驱动现有的两个串行端口。\n同样，多端口串行通信器300没有使用板状物体插入到计算机主板中，而通常是制造成一个外围装置并通过连接到计算机提供的串行端口来使用。因此，安装和拆卸都是方便的。另外，多端口串行通信器300没有添加串行通信控制器到由多端口串行通信300支持的各个端口，但是通过将串行通信控制器(例如，COM2)切换到想要通信的端口来与各个端口相连接。因此，当添加端口时，多端口串行通信器300降低了端口添加的费用，并防止了端口结构变得更加复杂，因为不需要添加串行通信控制器。通过使用由计算机提供的基本的两个串行通信接口，多端口串行通信器300允许开发不具有特殊驱动程序或者库的应用程序。\n如上所述，根据本发明的串行通信多端口串行通信器300提供了一种以简单和便宜的方法使用计算机现有的串行通信来控制多个计算机外围装置的方法。另外，根据本发明的多端口串行通信装置具有最小的安装需求，仅需要将标准电缆连接到通常是由主机提供的外部串行端口。\n另外，根据本发明的多端口串行通信装置不用为了在ISA/PCI插槽中的串行通信使用数据转换，但是使用主机串行端口的直接连接来和想要控制的多个外围装置通信，以至于不存在应该为各个操作系统设置和安装驱动软件的不便。虽然，如上所述的实施例将计算机的串行端口拓展到8个，如图3所示，但是本发明不限于这个配置，多端口串行通信器300可以被实现来提供任何数目标串行端口。同时，根据本发明的多端口串行通信装置仅使用操作系统的基本功能和简单的端口选择协议，以至于对应用软件开发者来说学习使用多端口装置的努力是负担比较轻的。典型地，端口选择协议在应用程序中通过软件来实现，该应用程序可以通过计算机COM1和COM2端口来通信。\n另外，根据本发明的多端口串行通信装置可以借助于任何具有任何支持串行通信的嵌入式系统以及两个串行通信端口的典型计算机主机来实现。更进一步，由于根据本发明的多端口串行通信装置可以仅通过添加(可通信地连接)电子开关到主机端口的方法来拓展主机的端口，因此多端口装置可以以便宜成本来控制(通信)多个计算机外围装置。\n因此，本发明提供多端口串行通信开关(设备)被用于计算机和通过计算机串行通信端口连接到计算机的多个外围装置之间的通信.尤其是，多端口串行通信开关通过计算机中的两个串行通信端口将计算机和外围装置可通信地连接.计算机的第二串行通信端口可以与对应于想要通信的多个外围装置的外围端口相连接.控制转接开关以使得通过计算机的第一串行通信端口来选择多个外围装置之一与计算机的第二串行通信端口相连接并通过第二串行通信端口与一个外围装置通信.多端口串行通信器300可以以计算机软件和/或计算机硬件实现，并配置成对于主机来为外围装置.外围装置可以是除了主机以外的任何计算装置，例如另一个计算机、硬盘驱动检测器、打印机、手持计算设备等等.更进一步，多端口串行通信器300可以被集成或包括在外围装置中，如果(例如)外围装置包括多个外围装置的话.\n因此，本发明可以作为一个方法、一个装置、一个计算机系统及其类似物来实现。当作为软件实现时，本发明的单元是用来执行本发明如上所述的过程代码段。程序或代码段可以被存储在处理器可读介质中，或者可以在计算机数据信号中传输，该计算机数据信号被耦合到传输介质或通信网络中载波上。处理器可读记录介质包括各种可以存储和传输信息的介质。例如，处理器可读介质包括电子电路，半导体存储设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、光盘、硬盘、光纤介质、无线电网络及其类似物。计算机数据信号包括任何可以在传输介质上传输的信号，该传输介质例如是电子网络信道、空气、电场、无线电网络以及类似物。\n虽然本发明的几个实施例被展示和描述，但是应该认为在不偏离本发明的原则和精神的情况下，本领域的技术人员对实施例所作的改变是可以接受的，本发明的范围是由权利要求及其等价物来限定的。\n相关申请的交叉引用\n本申请要求韩国专利申请No.2003-30894(提交于2003年5月15日的韩国专利申请)的优先权，该申请公开的内容在这一并列出作为参考。