專利名稱：一種記錄多路異步串行通訊信息裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機通訊技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及一種記錄多路 異步串行通訊信息裝置和方法，適用于對RS232、RS485或UART異步串行通訊信息進行采集 和記錄，也適用于對其他接口標準的異步串行通訊信息進行采集和記錄。
背景技術(shù)：
異步串行通信無需數(shù)據(jù)時鐘、幀同步時鐘等時鐘信號，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是自同 步的，完全依靠收發(fā)雙方約定的傳輸波特率和數(shù)據(jù)線自身的電平變化來正確地收發(fā)數(shù)據(jù)比 特流，同時它聯(lián)機簡單，采用RS232電平或差分電平，傳輸?shù)木嚯x要比同步通信的長。正因 為有上述的優(yōu)點，異步串行通訊在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應用，嵌入式系統(tǒng)與PC機通 信、與帶異步串口的設(shè)備進行通信、系統(tǒng)之間組網(wǎng)、設(shè)備之間組網(wǎng)，異步串行通訊是一種重 要的通信方法。在許多嵌入式設(shè)備或系統(tǒng)中可能有多個采用異步串行通訊的信道，而這些 信道的通信時序方面往往還存在著一些關(guān)聯(lián)關(guān)系。在上述的嵌入式設(shè)備或系統(tǒng)進行開發(fā)和 調(diào)試過程中，需要對這些多信道的異步串行通訊信息進行長時間的采集、監(jiān)視、記錄、分析。 因此能記錄多路異步串行通訊信息的方法和裝置就顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種記錄多路異步串行通訊信息裝置和方法。該裝置主要 由單片微處理器、多個與外部異步串行通訊線路聯(lián)接的接口電路、USB總線接口電路組成。 通過RS232接口電路、RS485接口電路、UART接口電路與外部異步串行通訊線路聯(lián)接，通過 USB-HOST主機接口與USB設(shè)備(U盤)連接；通過裝置中的單片微處理器UART的輸入或模 擬UART的輸入實現(xiàn)對多路異步串行通訊信息的采集，并存入各自的緩存區(qū)，當接收信息的 長度大于等于規(guī)定的長度，將該通道接收的信息存入U盤對應的文件，從而實現(xiàn)對多路異 步串行通訊信息的長時間記錄。該裝置和方法不影響異步串行通訊的可靠性、穩(wěn)定性，但實 現(xiàn)了對多路異步串行通訊信息的實時采集和記錄。為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種記錄多路異步串行通訊信息裝置，包括一個單片微處理器、多個與外部異步 串行通訊線路聯(lián)接的接口電路、以及USB總線接口電路，其特征在于所述單片微處理器通 過總線連接多個與外部異步串行通訊線路連接的接口電路、一個USB總線接口電路、一個 時鐘電路、一個擴充RAM、一個參考數(shù)設(shè)置電路，所述單片微處理器從各通道接收異步串行通訊的信息，存入各自的緩存區(qū)，當接 收信息的長度大于等于規(guī)定的長度，將該通道接收的信息存入U盤對應的文件。與外部異步串行通訊線路聯(lián)接的RS232接口電路、RS485接口電路和UART接口電 路結(jié)構(gòu)上做成模塊式的，與單片微處理器的連接方式相同，因此根據(jù)外部異步串行通訊的 接口方式可進行置換。單片微處理器通過其自帶的UART的輸入(RXD)連接RS232接口電路、RS485接口
4電路和UART接口電路，采集外部異步串行通訊的信息。為了擴充采集外部異步串行通訊信 息的信道，單片微處理器也可通過捕獲比較I/O 口模擬RXD的輸入。實時鐘電路用來產(chǎn)生時標信號，當時標信號時間到，單片微處理器采集實時鐘信 息，并插入采集到的外部異步串行通訊的信息中，作為不同通道之間的同步點。大容量RAM用來存放單片微處理器采集到的外部異步串行通訊信息，每個信道設(shè) 置一個環(huán)型存儲區(qū)，容量為lKBytes。當該存儲區(qū)存儲的數(shù)據(jù)大于等于512Bytes時，單片微 處理器就將這些數(shù)據(jù)寫入U盤相對應的檔中，同時釋放該存儲空間。參數(shù)設(shè)置電路用來設(shè)置每個信道異步串行通訊的波特率，設(shè)置實時鐘電路產(chǎn)生時 標信號的間隔時間。單片微處理器與其外圍電路通過單片微處理器總線進行連接。一種記錄多路異步串行通訊信息方法，采用上述裝置實現(xiàn)，其特征在于操作步驟 如下a)單片微處理器執(zhí)行初始化；b)單片微處理器檢測是否有USB設(shè)備(U盤)連接。已連接，轉(zhuǎn)C)執(zhí)行；否則在 b)等待；c)單片微處理器檢查U盤上是否有正確的可記錄信息的文件名。無，創(chuàng)建正確的 可記錄信息的文件名，轉(zhuǎn)d)執(zhí)行；有，轉(zhuǎn)d)執(zhí)行；d)單片微處理器從各通道接收異步串行通訊的信息，存入各自的緩存區(qū)，修改各 通道接收信息的長度；e)單片微處理器檢查各通道接收信息的長度是否大于等于512bytes。是，打開對 應的U盤上的文件名，將該通道接收的信息存入U盤，關(guān)閉文件，修改該通道接收信息的長 度，轉(zhuǎn)f)執(zhí)行；否，轉(zhuǎn)f)執(zhí)行；f)單片微處理器檢測是否有USB設(shè)備(U盤)斷開。是，停止各通道接收異步串行 通訊的信息，轉(zhuǎn)b)執(zhí)行；否則轉(zhuǎn)d)執(zhí)行；上述一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其步驟a)單片微處理器執(zhí)行初始化， 包含以下內(nèi)容單片微處理器根據(jù)面板開關(guān)的設(shè)定，設(shè)定各通道接收的波特率；單片微處理器啟動片內(nèi)(或片外)的實時鐘，根據(jù)面板開關(guān)的設(shè)定，確定時標信號 的間隔時間，初始化實時鐘電路參數(shù)；單片微處理器初始化USB總線接口電路使其工作在USB-HOST模式。上述一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其步驟c)單片微處理器檢查U盤上是 否有正確的可記錄信息的文件名，包含以下內(nèi)容每個通道接收的異步串行通訊的信息，都被保存在U盤各自獨立的文件中。文件 的命名方式為CH加通道號，如1號通道，其對應的文件名為CH1。文件的格式為二進制文 件格式，后綴.BIN。單片微處理器檢查U盤上是否有上述正確的可記錄信息的文件名。若無，在U盤 中創(chuàng)建上述的正確的可記錄信息的文件名。上述一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其中步驟d)單片微處理器從各通道 接收異步串行通訊的信息，存入各自的緩存區(qū)，修改各通道接收信息的長度，包含以下內(nèi)
5
每個通道接收的異步串行通訊的信息，在未存入U盤文件前，都被放在緩存區(qū)內(nèi)， 對每個通道設(shè)置一個IK (1024) bytes的環(huán)型緩存區(qū)；各環(huán)型緩存區(qū)均有一個頭指針和一個 尾指針，頭指針指向信息要存入的地址，尾指針指向信息要取出的地址；各通道接收信息的 長度為0到1024。每接收到一個Byte的信息，即存入內(nèi)存，同時頭指針加1。上述一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其中步驟d)還包括以下內(nèi)容判斷實時鐘的時標信號時間到否，若未到，跳過以下步驟；若時間已到，執(zhí)行下列 步驟1)實時鐘的時標信號時間到，單片微處理器讀取實時鐘時間；2)將每個環(huán)型緩存區(qū)的頭指針加十一，空出十一個字節(jié)；3)單片微處理器將實時鐘時間存入每個環(huán)型緩存區(qū)在步驟2)空出的i^一個字 節(jié)。上述的存入每個環(huán)型緩存區(qū)十一個字節(jié)的實時鐘時間格式為(見說明書附圖表 1)“％ ”年(一字節(jié))“/”月(一字節(jié))“/”日(一字節(jié))“/”時(一字節(jié))“/”分
(一字節(jié))“％ ”。本發(fā)明解決了多路異步串行通訊信息的采集與記錄。具有如下顯而易見的突出實 質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點本發(fā)明通過采用RS232、RS485和UART接口電路實現(xiàn)與外部異步串行 通訊線路的接口 ；采用具有USB-HOST主機接口功能的USB總線接口電路實現(xiàn)了與存儲媒介 U盤的接口 ；采用單片微處理器自帶的UART輸入(RXD)和捕獲比較I/O 口模擬RXD的輸入 擴充了對外部異步串行通訊信息采集的信道數(shù)量；采用實時鐘方法在存儲的信息中插入時 標同步信號，使不同信道之間的信息比較有了同步點。本發(fā)明適用于長時間的對多路異步 串行通訊信息進行采集與記錄，不需要人員在現(xiàn)場的操作與管理；存儲的數(shù)據(jù)由于有時標 信息便于今后的分析與比較。本發(fā)明適用于RS232、RS485、UART方式或其它方式的多路異 步串行通訊信息的采集與記錄。


圖1是一種記錄多路異步串行通訊信息裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是一種記錄多路異步串行通訊信息方法的流程圖。圖3是一個具體的記錄多路異步串行通訊信息裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖4是各通道記錄、緩存、儲存U盤、添加時標的時序示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下實施例一參見圖1，本記錄多路異步串行通訊信息裝置，包括一個單片微處理 器，多個與外部異步串行通訊線路聯(lián)接的接口電路、一個USB總線接口電路、一個實時鐘電 路、一個擴充RAM、一個參數(shù)設(shè)置電路，單片微處理器通過總線連接上述外圍電路。實施例二 參見圖3，本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下本實例中提 供的一種記錄多路異步串行通訊信息的裝置采用下列器件組成
1)單片微處理器P89C668。2)與外部異步串行通訊的接口 2個信道采用RS485接口，2個信道采用RS232接 口，2個信道采用UART接口。3)采用CH375芯片作為USB總線的HOST主機，單片微處理器可以通過CH375讀寫 U盤中的文件和數(shù)據(jù)。單片微處理器通過并行總線與CH375接口。4)芯片具有一個全雙工的UART，5個捕獲比較I/O 口，通過軟件可以模擬成UART 的輸入，因此該裝置最多可以采集記錄六信道的外部異步串行通訊信息。5)單片微處理器P89C668帶有7936個Bytes的內(nèi)部RAM，使用其中的6144Bytes 存放單片微處理器采集到的外部異步串行通訊信息。6)實時鐘采用PCF8563，單片微處理器通過I2C總線與PCF8563接口。該裝置采集記錄的六路異步串行通訊線路的情況如下第一通道RS485通信方式，波特率2400，每秒大約16-20Bytes數(shù)據(jù)流量；第二通道RS485通信方式，波特率2400，每15秒大約60Bytes數(shù)據(jù)流量；第三通道RS232通信方式，波特率9600，每分鐘大約160Bytes數(shù)據(jù)流量；第四通道RS232通信方式，波特率9600，每分鐘大約120Bytes數(shù)據(jù)流量；第五通道UART電平，波特率19200，每分鐘大約250Bytes數(shù)據(jù)流量；第六通道UART電平，波特率19200，每分鐘大約SOBytes數(shù)據(jù)流量；每個信道占用單片微處理器內(nèi)部RAM的6144Bytes存放采集到的外部異步串行通 訊信息。具體分布如下第一通道使用內(nèi)部RAM地址0x0000-0x03FF ；第二通道使用內(nèi)部RAM地址0x0400-0x07FF ；第三通道使用內(nèi)部RAM地址0x0800-0x0BFF ；第四通道使用內(nèi)部RAM地址OxOCOO-OxOFFF ；第五通道使用內(nèi)部RAM地址0x1 OOO-Ox 13FF ；第六通道使用內(nèi)部RAM地址0xl400-0xl7FF ；實時鐘的時標信號時間間隔設(shè)置為5分鐘。記錄異步串行通訊信息的U盤容量為2G。實施例三參見圖2，本記錄多路異步串行通訊信息方法，采用上述裝置進行記錄 通訊信息，其操作步驟如下1)單片微處理器執(zhí)行初始化。設(shè)置單片微處理器芯片自帶的UART(連接第一通道)波特率為2400，模擬 UART(連接第二信道至第六信道)的捕獲比較1/0定時器設(shè)定為26us ；初始化實時鐘參數(shù)， 并啟動實時鐘；初始化CH375，使USB總線接口電路其工作在USB-HOST模式。2)單片微處理器檢測是否有USB設(shè)備(U盤)連接。若已連接，則轉(zhuǎn)到步驟3)執(zhí) 行，否則在步驟2)等待。3)單片微處理器檢查U盤上是否有正確的可記錄信息的文件名，若無，則創(chuàng)建正 確的可記錄信息的文件名，分別為CH1.BIN，CH2.BIN，CH3.BIN，CH4.BIN，CH5.BIN，CH6. BIN，然后轉(zhuǎn)步驟4)執(zhí)行。若已有，轉(zhuǎn)步驟4)執(zhí)行。
4)單片微處理器從各信道接收異步串行通訊的信息，存入各自的緩存區(qū)。第一通道的數(shù)據(jù)流量每秒大約20Bytes，接收512Bytes大約需要26秒；第二通道的數(shù)據(jù)流量每15秒大約60Bytes，接收512Bytes大約需要128秒；第三通道的數(shù)據(jù)流量每分鐘大約160Bytes，接收512Bytes大約需要192秒；第四通道的數(shù)據(jù)流量每分鐘大約120Bytes，接收512Bytes大約需要256秒；第五通道的數(shù)據(jù)流量每分鐘大約250Bytes，接收512Bytes大約需要123秒；第六通道的數(shù)據(jù)流量每分鐘大約SOBytes，接收512Bytes大約需要384秒；每隔5分鐘，單片微處理器讀取實時鐘時間，在每個通道的緩存區(qū)插入實時鐘時 間信息。實時鐘時間信息占十一個字節(jié)，其格式為“％ ”年(一字節(jié))“/”月(一字節(jié))“/” 日(一字節(jié))“/”時(一字節(jié))“/”分(一字節(jié))“％ ”。5)單片微處理器檢查各信道接收信息的長度是否大于等于512bytes。若條件滿 足，打開該通道所對應的U盤上的文件，將該信道接收的信息存入U盤，然后關(guān)閉該文件，同 時將該通道緩沖區(qū)的尾指針加512，釋放512bytes存儲空間，然后轉(zhuǎn)步驟6)執(zhí)行；若條件不滿足，轉(zhuǎn)步驟6)執(zhí)行。各通道記錄、緩存、儲存U盤、添加時標的時序示 意圖如圖4所示。6)單片微處理器檢測是否有USB設(shè)備(U盤)斷開。是，停止各通道接收異步串行 通訊的信息，轉(zhuǎn)步驟2)執(zhí)行；否則轉(zhuǎn)步驟4)執(zhí)行。在該實例中記錄異步串行通訊信息的U盤容量為2G，對上述數(shù)據(jù)流量的6個信道 異步串行通訊信息進行記錄，30天(=2592000秒)后，U盤中各文件的容量可以以下式來
計算
文件容量=每秒數(shù)據(jù)流量(Bytes/每秒)X 2592000
記錄第一通道信息，文件名:CH1.BIN，文件容量=20X2592000 = 51MB
記錄第二通道信息，文件名:CH2. BIN，文件容量=60/15X2592000 ==1MB
記錄第三通道信息，文件名:CH3. BIN，文件容量=160/60X2592000=7MB
記錄第四通道信息，文件名:CH4.BIN，文件容量=210/60X2592000=9MB
記錄第五通道信息，文件名:CH5. BIN，文件容量=250/60X2592000=IlMB
記錄第六通道信息，文件名:CH6. BIN，文件容量=80/丨60X2592000 ==3. 5MB
上述的實時鐘時間格式如表1所示。
表1
格 式年(￡ 1”月U I ”曰U 1”時66 J”分“％，，實 例0x10“ ι，，0x07U 1”0x2166 1”0x16i( !J，0x35說 明2010 年 07 月 21 日 16: 3權(quán)利要求
一種記錄多路異步串行通訊信息裝置，包括一個單片微處理器(U100)、多個與外部異步串行通訊線路聯(lián)接的接口電路、以及USB總線接口電路(U500)，其特征在于所述單片微處理器通過總線(U900)連接多個與外部異步串行通訊線路連接的接口電路、一個USB總線接口電路(U500)、一個時鐘電路(U600)、一個擴充RAM(U700)、一個參考數(shù)設(shè)置電路(U800)；所述單片微處理器(U100)從各通道接收異步串行通訊的信息，存入各自的緩存區(qū)，當接收信息的長度大于等于規(guī)定的長度，將該通道接收的信息存入U盤對應的文件。
2.如權(quán)利要求1所述的一種記錄多路異步串行通訊信息裝置，其特征在于與外部異 步串行通訊線路聯(lián)接的接口電路是指RS232接口電路(U200)、RS485接口電路(U300)和 UART 接 口 電路(U400)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種記錄多路異步串行通訊信息裝置，其特征在于USB總線接 口電路(U500)是指具有USB-HOST主機接口功能的電路。
4.如權(quán)利要求1所述的一種記錄多路異步串行通訊信息裝置，其特征在于所述單片 微處理器(U100)通過各種接口電路能夠接收異步串行通訊信息的通道，是單片微處理器 UART的輸入(RXD)，或者是單片微處理器通過輸入口模擬UART的輸入。
5.一種記錄多路異步串行通訊信息方法，采用如權(quán)利要求1所述的記錄多路異步串行 通訊信息裝置進行記錄通訊信息，其特征在于，包含操作步驟如下a)單片微處理器(U100)執(zhí)行初始化；b)單片微處理器(U100)檢測是否有USB設(shè)備(U盤)連接。若已連接，則轉(zhuǎn)步驟c)執(zhí) 行；否則在步驟b)等待；c)單片微處理器(U100)檢查U盤上是否有正確的可記錄信息的文件名，若無，則創(chuàng)建 正確的可記錄信息的文件名，轉(zhuǎn)步驟d)執(zhí)行；若有，則轉(zhuǎn)步驟d)執(zhí)行；d)單片微處理器(U100)從各通道接收異步串行通訊的信息，存入各自的緩存區(qū)，修改 各通道接收信息的長度；e)單片微處理器(U100)檢查各通道接收信息的長度是否大于等于512bytes，若是，則 打開對應的U盤上的文件名，將該通道接收的信息存入U盤，關(guān)閉文件，修改該通道接收信 息的長度，轉(zhuǎn)步驟f)執(zhí)行；若否，則轉(zhuǎn)步驟f)執(zhí)行；f)單片微處理器(U100)檢測是否有USB設(shè)備，即U盤斷開，若是，則停止各通道接收異 步串行通訊的信息，轉(zhuǎn)步驟b)執(zhí)行；若否，則轉(zhuǎn)步驟d)執(zhí)行；
6.如權(quán)利要求5所述的一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其特征在于所述步驟a) 單片微處理器(UlOO)執(zhí)行初始化，包含以下內(nèi)容單片微處理器(UlOO)根據(jù)面板開關(guān)的設(shè)定，設(shè)定各通道接收的波特率；單片微處理器(UlOO)啟動片內(nèi)或片外的實時鐘，根據(jù)面板開關(guān)的設(shè)定，確定時標信號 的間隔時間；單片微處理器(U100)初始化USB總線接口電路使其工作在USB-HOST模式。
7.如權(quán)利要求5所述的一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其特征在于所述步驟 c)單片微處理器(U100)檢查U盤上是否有正確的可記錄信息的文件名，包括以下內(nèi)容每 個通道接收的異步串行通訊的信息，都被保存在U盤各自獨立的文件中；文件的命名方式 為CH加通道號，如1號通道，其對應的文件名為CH1 ；文件的格式為二進制文件格式，后 綴· BIN。
8.如權(quán)利要求5所述的一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其特征在于所述步驟 d)單片微處理器(U100)從各通道接收異步串行通訊的信息，存入各自的緩存區(qū)，修改各通 道接收信息的長度，其方法如下每個通道接收的異步串行通訊的信息，在未存入U盤文件 前，都被放在緩存區(qū)內(nèi)，對每個通道設(shè)置一個IK (1024) bytes的環(huán)型緩存區(qū)；各環(huán)型緩存區(qū) 均有一個頭指針和一個尾指針，頭指針指向信息要存入的地址，尾指針指向信息要取出的 地址；各通道接收信息的長度為0到1024。
9.如權(quán)利要求5所述的一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其特征在于所述步驟d) 包括以下步驟dl)實時鐘的時標信號時間到，單片微處理器讀取實時鐘時間；d2)將每個環(huán)型緩存區(qū)的頭指針加十一，空出十一個字節(jié)；d3)單片微處理器將實時鐘時間存入每個環(huán)型緩存區(qū)在步驟d2空出的十一個字節(jié)；進 入步驟e)；d4)實時鐘的時標信號時間未到，進入步驟e)。
10.如權(quán)利要求9所述的一種記錄多路異步串行通訊信息方法，其特征在于存入每個 環(huán)型緩存區(qū)十一個字節(jié)的實時鐘時間格式為“％”年(一字節(jié))“/”月(一字節(jié))“/”日 (一字節(jié))“/”時(一字節(jié))“/”分(一字節(jié))“％ ”。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種記錄多路異步串行通訊信息裝置和方法。該裝置由單片微處理器、連接外部異步串行通訊線路的RS232、RS485和UART接口電路、具有USB-HOST主機接口功能的USB總線接口電路組成。單片微處理器實現(xiàn)對多路異步串行通訊信息的采集，緩存、管理，并將信息定容量地存入U盤，從而實現(xiàn)對多路異步串行通訊信息的長時間記錄，存儲的數(shù)據(jù)由于有時標信息便于今后的分析與比較。本發(fā)明適用于RS232、RS485、UART方式或其它方式的多路異步串行通訊信息的采集與記錄。
文檔編號G06F17/40GK101944136SQ20101027329
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者張旭斐, 徐永晉, 方圓, 王健, 王舒憬, 秦霆稿, 管武, 邵勇, 高守瑋 申請人:上海大學;上海星鳴電子科技有限公司