串行總線通訊架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種串行總線通訊架構(gòu)，尤其是利用多個(gè)不同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以提供通訊平臺(tái)給具有不同串行總線的計(jì)算機(jī)、微控制器及終端裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子工業(yè)的大幅進(jìn)步，不同電子裝置間需要可靠且方便連接的通訊方式，藉以傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到相互通訊的目的。依據(jù)實(shí)際需求，相關(guān)產(chǎn)業(yè)團(tuán)體或協(xié)會(huì)制定許多適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵰?guī)范以及不同應(yīng)用領(lǐng)域的傳輸接口，因而產(chǎn)業(yè)界具體實(shí)現(xiàn)而制造相符的硬件及軟件操作系統(tǒng)，比如串行總線接口及并列總線接口。串行總線接口的實(shí)例包括12C接口、通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)接口、通用異步傳輸(Universal Asynchronous ReceiverTransmitter, UART)接口、RS485 接口、RS232 接口 等等，而并列總線接口包括 ISA、IDE、PC1、SATA接口等等。
[0003]不同串行總線及并列總線接口各有各的優(yōu)點(diǎn)及適用領(lǐng)域，其中串行總線的實(shí)體構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，很容易連接，而并列總線接口主要特點(diǎn)是適用于數(shù)據(jù)傳輸量較大的領(lǐng)域，不過實(shí)體尺寸較大，需要使用排線當(dāng)作傳輸線。因此，工業(yè)級(jí)、量產(chǎn)測(cè)試、檢驗(yàn)，或計(jì)算機(jī)周邊通常是使用具串行總線的電子裝置或儀器，而計(jì)算機(jī)的中央處理機(jī)、圖形處理組件、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的硬盤或影像數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域會(huì)使用并列總線接口。
[0004]在常用的串行總線接口中，USB接口主要是提供周邊電子裝置與計(jì)算機(jī)之間的串行總線傳輸，比如鍵盤、鼠標(biāo)、隨身碟、光驅(qū)、數(shù)字相機(jī)、打印機(jī)、無線耳機(jī)等等，尤其是USB具有熱插拔(Hot Plug in)的特性，可在不中斷電源的狀態(tài)下直接連接或脫離，同時(shí)配合操作系統(tǒng)的操作，動(dòng)態(tài)導(dǎo)入所需的驅(qū)動(dòng)軟件，使得新插入的裝置能正常運(yùn)作，達(dá)到隨插即用(Plug&Play)的功效，而且可移除不需要的驅(qū)動(dòng)軟件，增進(jìn)系統(tǒng)資源的有效運(yùn)用及整體操作穩(wěn)定性。因此，USB目前已成功的廣泛使用于計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的必要基本配備，甚至具有USB通訊功能的智能型手機(jī)也可直接連接至計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0005]此外，依據(jù)USB規(guī)范，USB接口還能利用計(jì)算機(jī)主機(jī)的電源提供適當(dāng)?shù)碾娏o周邊裝置，當(dāng)作充電電源，可對(duì)手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、數(shù)字相機(jī)進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)充電的便利性。
[0006]UART接口是比USB更為早期而原始的串行總線接口，主要是在電子儀器設(shè)備方面，同時(shí)也應(yīng)用于簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)周邊裝置，比如鍵盤、鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，不過目前已被USB取代，但是在工業(yè)級(jí)的在線量產(chǎn)檢驗(yàn)或測(cè)試儀器、設(shè)備中，由于UART接口具有非常優(yōu)異的抗干擾能力、傳輸距離，簡(jiǎn)單、可靠的傳輸質(zhì)量，使得不同工業(yè)級(jí)電子裝置能很方便的相互連接，仍是業(yè)界相當(dāng)倚重的接口。
[0007]早期，RS485接口主要是電子工業(yè)界為解決實(shí)際需求所形成的一種建議性規(guī)范(Recommended Standard，RS)接口，本質(zhì)上是不具強(qiáng)制性但為業(yè)界普遍接受的工業(yè)規(guī)范，而目前已為電子工業(yè)協(xié)會(huì)(Electronic Industry Associat1n，EIA)提出。RS485主要是利用標(biāo)準(zhǔn)的平衡傳輸線達(dá)到共享于線對(duì)模式的應(yīng)用，其特點(diǎn)為最多可有255對(duì)驅(qū)動(dòng)器/連接器的雙線對(duì)網(wǎng)絡(luò)共享，而驅(qū)動(dòng)器和接收器共模電壓VCM的范圍為+12V?7V，且驅(qū)動(dòng)器可與以切斷或經(jīng)由三態(tài)(tr1-stated)連接，并能抵抗這個(gè)共模電壓。RS-485網(wǎng)絡(luò)也能連接4個(gè)絞線模式，在4個(gè)電線網(wǎng)絡(luò)下必需有一個(gè)主要節(jié)點(diǎn)，其余為附屬節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)是連接主要節(jié)點(diǎn)和所有的附屬節(jié)點(diǎn)，且全部附屬節(jié)點(diǎn)之間的溝通均是通過唯一的主節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的裝置設(shè)備可由混合協(xié)議溝通獲得改善，然而附屬節(jié)點(diǎn)不會(huì)徑自由其它附屬節(jié)點(diǎn)得到響應(yīng)，一個(gè)附屬子節(jié)點(diǎn)也不能回應(yīng)到其它附屬節(jié)點(diǎn)。
[0008]雖然上述的USB、UART, RS485種串行總線接口各有各自的適當(dāng)應(yīng)用領(lǐng)域，然而，具不同串行總線接口的電子裝置之間無法直接藉由簡(jiǎn)單的實(shí)體連接而溝通或傳輸數(shù)據(jù)，造成系統(tǒng)整合的問題。例如，系統(tǒng)層級(jí)的控制、操作、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存一般是由具USB接口的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器或儲(chǔ)存媒介負(fù)責(zé)，而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、檢驗(yàn)、實(shí)時(shí)監(jiān)控的核心技術(shù)往往是利用具UART、RS485接口的高功能設(shè)備而完成，尤其是需要在充滿高度電氣干擾、高溫或高濕的嚴(yán)刻環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作。此外，無法利用簡(jiǎn)單的連接方式，隨意擴(kuò)充整個(gè)操作系統(tǒng)，限制實(shí)務(wù)上的彈性。
[0009]因此，很需要一種串行總線通訊架構(gòu)，能整合具有USB、UART, RS485接口的不同電子裝置在共享RS485總線上，藉以提供方便連接及彈性增加使用單元的通訊應(yīng)用平臺(tái)，藉以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的主要目的在提供一種串行總線通訊架構(gòu)，包括至少一 USB至RS485橋接單元、至少一計(jì)算機(jī)、至少一 UART至RS485轉(zhuǎn)換器、至少一微控制器以及至少一終端裝置，其中每個(gè)計(jì)算機(jī)具有至少一 USB接口，每個(gè)UART至RS485轉(zhuǎn)換器具有UART接口及RS485接口，每個(gè)微控制器具有UART接口，而每個(gè)終端裝置具有RS485接口。
[0011]UART至RS485轉(zhuǎn)換器可將來自UART接口的UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RS485數(shù)據(jù)，并傳輸至RS485接口，同時(shí)將RS485接口上的RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成UART數(shù)據(jù)而傳輸至UART接口。
[0012]計(jì)算機(jī)是經(jīng)由USB總線而連接至相對(duì)應(yīng)USB至RS485橋接單元的USB接口，微控制器是經(jīng)UART總線而連接至相對(duì)應(yīng)UART至RS485轉(zhuǎn)換器的UART接口，而共享RS485總線同時(shí)連接至USB至RS485橋接單元的RS485接口、UART至RS485轉(zhuǎn)換器的RS485接口、終端裝置的RS485接口。因此，計(jì)算機(jī)、微控制器、終端裝置可電氣連接至共享RS485總線，可提供計(jì)算機(jī)、微控制器、終端裝置進(jìn)行相互間的通訊。
[0013]具體而言，USB至RS485橋接單元包括USB至UART轉(zhuǎn)換器、UART總線及UART至RS485轉(zhuǎn)換器，其中USB至UART轉(zhuǎn)換器具有USB接口及UART接口，用以將來自USB接口的USB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成UART數(shù)據(jù)，并傳輸至UART接口，同時(shí)將UART接口上的UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成USB數(shù)據(jù)而傳輸至USB接口，另外，UART至RS485轉(zhuǎn)換器可將來自UART接口的UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RS485數(shù)據(jù)，并傳輸至RS485接口，同時(shí)將RS485接口上的RS485數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成UART數(shù)據(jù)而傳輸至UART接口。
[0014]因此，本發(fā)明的串行總線通訊架構(gòu)提供共享的RS485總線，使得具有不同串行總線的計(jì)算機(jī)、微控制器及終端裝置可經(jīng)RS485總線而達(dá)到相互通訊的目的，進(jìn)而簡(jiǎn)化整體轉(zhuǎn)換架構(gòu)，提高操作穩(wěn)定性及可靠度，并改善不同應(yīng)用領(lǐng)域的使用彈性。
【附圖說明】
[0015]圖1為顯示本發(fā)明串行總線通訊架構(gòu)的系統(tǒng)示意圖。
[0016]圖2為顯示本發(fā)明串行總線通訊架構(gòu)的進(jìn)一步應(yīng)用實(shí)例的詳細(xì)示意圖。
[0017]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0018]1AUART 至 RS485 轉(zhuǎn)換器
[0019]1BUSB 至 UART 轉(zhuǎn)換器
[0020]1CUART 至 RS485 轉(zhuǎn)換器
[0021]30BUSB 至 UART 轉(zhuǎn)換器
[0022]30CUART 至 RS485 轉(zhuǎn)換器
[0023]BIUSB 總線
[0024]B2UART 總線
[0025]B3RS485 總線
[0026]B4UART 總線
[0027]Ul計(jì)算機(jī)
[0028]UlA計(jì)算機(jī)
[0029]U2微控制器
[0030]U3終端裝置
[0031]U4控制單元
[0032]UAUSB 至 RS485 橋接單元
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下配合附圖及附圖標(biāo)記對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說明，使熟習(xí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員在研讀本說明書后能據(jù)以實(shí)施。
[0034]首先，請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明串行總線通訊架構(gòu)的系統(tǒng)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的串行總線通訊架構(gòu)包括至少一計(jì)算機(jī)U1、至少一微控制器U2、至少一終端裝置U3、至少一通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)至RS485橋接單元UA以及至少一通用異步傳輸(Universal Asynchronous Receiver Transmitter, UART)至 RS485 轉(zhuǎn)換器 10A，用以提供通訊平臺(tái)給不同串行總線接口的計(jì)算機(jī)U1、微控制器U2及終端裝置U3，其中每個(gè)計(jì)算機(jī)Ul具有至少一 USB接口，每個(gè)微控制器U2具有UART接口，而每個(gè)終端裝置U3具有RS485接口，且每個(gè)USB至RS485橋接單元UA具有USB接口及RS485接口，而每個(gè)UART至RS485轉(zhuǎn)換器1A具有UART接口及RS485接口。
[0035]由于計(jì)算機(jī)U1、微控制器U2及終端裝置U3分別具有不同串行總線的通訊功能，因此，相互間無法直接連