主从式串口设备集线器及异步双工一对多串行通讯方法技术

一种主从式串口设备集线器，包括多串口通讯控制器MCU，所述多串口通讯控制器MCU至少具有一个可作为主UART的设备接口，所述主从式串口设备集线器还包括多个与具有UART接口的设备相连接的信号传输通道，从而构成主从式串口设备集线器，实现主UART通过信号传输通道与多个从UART设备连接；所述信号传输通道是具有选通功能的电路，所述具有选通功能的电路包括数据选择器和具有两个输入端的2输入或门、译码器、数据分配器中的一种或几种的电路；本发明专利技术的主从式串口设备集线器的电路简单实用，元器件供应保障，性能稳定，抗干扰性强，易于实现，特别适合微控制器对UART数量的扩充，满足短距离异步双工一对多串行通讯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集线器及通讯方法，特别是一种主从式串口设备集线器及异步双工一对多串行通讯方法。
技术介绍
在嵌入式控制应用领域，8位微控制器一直以来都占有较大的比例，而这类控制器中只有一个异步串行收发器UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）的芯片占据的比例又是占多数，尽管有些微控制器有多个UART，但实际应用中仍经常感到太少，需要进行适当扩充才能满足具体要求。当联机工作的各UART设备允许工作在轮巡方式时，目前多数都是采用单工方式连接的，比较成熟的技术有RS485和CAN等总线，这种一问一答的单工通讯连接方式，对速度要求较高的应用环境来说是力不从心的，为此需要寻求一种通讯速度更快的连接方式，其中就有了全双工方式。对UART数量不够的8位微控制器来说，只有加以适当扩充才能满足实际要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种主从式串口设备集线器，该主从式串口设备集线器可根据实际需要灵活扩充UART接口数量，来满足UART数量不足的微控制器。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种主从式串口设备集线器，包括多串口通讯控制器MCU，所述多串口通讯控制器MCU至少具有一个可作为主UART的设备接口，所述主从式串口设备集线器还包括多个与具有UART接口的设备相连接的信号传输通道，从而构成主从式串口设备集线器，实现主UART通过信号传输通道与多个从UART设备连接；所述信号传输通道是具有选通功能的电路，所述具有选通功能的电路包括数据选择器和具有两个输入端的2输入或门、译码器、数据分配器中的一种或几种的电路；所述多串口通讯控制器MCU作为主UART通讯管理器，通过其从UART设备通讯选通控制端口控制线来对具有选通功能电路的信号进行相应的通断控制从而进行对从UART设备的选择；所述译码器，其输入端与多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口连接，通过从UART设备通讯选通控制端口控制线把译码器输入端的编码信号变成对应的单一输出的选通信号；所述2输入或门，有两个输入端和一个输出端，工作于信号选通模式，与译码器或主UART通讯管理器配合作为主UART发送端Tx信号的分配器；所述数据选择器，其地址选择信号端与译码器编码输入端一一对应连接，都是直接或间接地与多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口连接，输入端与从UART发送端连接，作为主UART接收端的信号选择器；所述数据分配器，其数据输入端与主UART发送端连接，作为主UART发送端Tx信号发送到各被选通了的从UART通讯设备的分配器。其进一步技术方案1是：当多串口通讯控制器的从UART设备通讯选通控制端口的个数小于从UART的个数时，主从式串口设备集线器的具有选通功能的电路包括2输入或门、译码器和数据选择器的电路；所述2输入或门的个数与从UART的个数相等；所述主UART的发送端Tx与多个2输入或门的其中一个输入端口B对应连接，再通过各个2输入或门的输出端口与多个从UART的接收端Rxn对应连接；各个从UART的发送端Txn分别与数据选择器的一个输入端对应连接，再通过数据选择器的输出端Y与主UART的接收端Rx连接；多个2输入或门的输入端A与译码器的一个输出端相应连接；所述2输入或门与译码器共同构成一种组合式数据分配器；所述多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口分别与译码器相应的输入端、数据选择器相应的地址选择信号端对应连接；所述n的取值为：0、1、2、3、4、5、6、7。其进一步技术方案2是：当多串口通讯控制器的从UART设备通讯选通控制端口的个数大于或等于从UART的个数时，主从式串口设备集线器的具有选通功能的电路包括2输入或门电路和数据选择器电路；所述2输入或门的个数与从UART的个数相等；所述主UART的发送端Tx连接到多个2输入或门的其中一个输入端口B，再通过各个2输入或门的输出端与相应的一个从UART的接收端Rxn连接；各从UART的发送端Txn与数据选择器的其中一个输入端对应连接，再通过数据选择器的输出端Y与主UART的接收端Rx连接；所述多串口通讯控制器MCU的控制端口分别与2输入或门的另一个输入端A和数据选择器相应的地址选择信号端对应连接；所述n的取值为：0、1、2、3、4、5、6、7。其进一步技术方案3是：当多串口通讯控制器的从UART设备通讯选通控制端口的个数大于或等于从UART的个数时，主从式串口设备集线器的具有选通功能的电路包括2输入或门电路和数据选择器电路；所述2输入或门的个数与从UART的个数相等；其中的一个从UART的发送端Tx3与一个2输入或门的其中一个输入端A连接，再通过该2输入或门的输出端连接到主UART的接收端Rx，该2输入或门的另一个输入端B则直接与多串口通讯控制器MCU的1个从UART设备通讯选通控制端口P3相连；该从UART的接收端Rx3与数据选择器的输出端Y连接；其余从UART的发送端Txn则相应地连接到数据选择器各相应的输入端，各从UART接收端Rxn与相应的一个2输入或门的输出端对应连接；主UART的发送端Tx分别与多个2输入或门的其中一个输入端B及数据选择器相应的一个输入端对应连接；该多个2输入或门不包括与主UART的接收端Rx连接的2输入或门；所述多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口分别与相应的2输入或门的另一个输入端A、数据选择器相应的地址选择信号端连接。其进一步技术方案4是：主从式串口设备集线器的具有选通功能的电路包括数据分配器和数据选择器；所述主UART的发送端Tx与数据分配器的数据输入端连接，再通过数据分配器的数据输出端Qn与对应的从UART接收端Rxn连接；所述从UART的发送端Txn对应地连接到数据选择器相应的输入端In；通过数据选择器的输出端Y与主UART的接收端Rx连接；所述多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口分别与数据分配器相应的通道选择地址输入端、数据选择器相应的地址选择信号端连接；所述n的取值为：0、1、2、3、4、5、6、7。其更进一步技术方案是：所述译码器为2-4译码器或是3-8译码器；所述数据选择器为4选1数据选择器或是8选1数据选择器；所述数据分配器为1对4数据分配器或是1对8数据分配器，所述的多串口通讯控制器MCU或是具有UART通讯接口的微控制器构成的单芯片通讯控制器，或是由单片机和UART通讯接口电路构成的多芯片通讯控制器。其相关的另一技术方案是：一种异步双工一对多串行通讯方法，该异步双工一对多串行通讯方法是通过上述技术方案1、或是技术方案2、或是技术方案3、或是技术方案4所述的主从式串口设备集线器实现异步双工一对多串行通讯方法，该方法为轮巡式存储转发通讯方法：该方法的主UART设备是多串口通讯控制器MCU，其余的UART设备都是从UART设备；通讯过程由多串口通讯控制器MCU发起，当主UART设备需要与某个从UART设备通讯时，由多串口通讯控制器MCU发出一个对应于需要参与通讯过程的从UART设备通道选择信号，从而使主从UART设备建立起全双工异步通讯链路，实现需要的通讯过程；当两个从UART设备需要进行数据交换时，首先是通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主从式串口设备集线器，包括多串口通讯控制器MCU（M），所述多串口通讯控制器MCU至少具有一个可作为主UART的设备接口，其特征在于：所述主从式串口设备集线器还包括多个与具有UART接口的设备相连接的信号传输通道，从而构成主从式串口设备集线器，实现主UART通过信号传输通道与多个从UART设备连接；所述信号传输通道是具有选通功能的电路，所述具有选通功能的电路包括数据选择器和具有两个输入端的2输入或门（OR）、译码器、数据分配器中的一种或几种的电路；所述多串口通讯控制器MCU作为主UART通讯管理器，通过其从UART设备通讯选通控制端口控制线来对具有选通功能电路的信号进行相应的通断控制从而进行对从UART设备的选择；所述译码器，其输入端与多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口连接，通过从UART设备通讯选通控制端口控制线把译码器输入端的编码信号变成对应的单一输出的选通信号；所述2输入或门，有两个输入端和一个输出端，工作于信号选通模式，与译码器或主UART通讯管理器配合作为主UART发送端Tx信号的分配器；所述数据选择器，其地址选择信号端与译码器编码输入端一一对应连接，都是直接或间接地与多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口连接，输入端与从UART发送端连接，作为主UART接收端的信号选择器；所述数据分配器，其数据输入端与主UART发送端连接，作为主UART发送端Tx信号发送到各被选通了的从UART通讯设备的分配器。...

【技术特征摘要】
1.一种主从式串口设备集线器，包括多串口通讯控制器MCU（M），所述多串口通讯控制器MCU至少具有一个可作为主UART的设备接口，其特征在于：所述主从式串口设备集线器还包括多个与具有UART接口的设备相连接的信号传输通道，从而构成主从式串口设备集线器，实现主UART通过信号传输通道与多个从UART设备连接；所述信号传输通道是具有选通功能的电路，所述具有选通功能的电路包括数据选择器和具有两个输入端的2输入或门（OR）、译码器、数据分配器中的一种或几种的电路；所述多串口通讯控制器MCU作为主UART通讯管理器，通过其从UART设备通讯选通控制端口控制线来对具有选通功能电路的信号进行相应的通断控制从而进行对从UART设备的选择；所述译码器，其输入端与多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口连接，通过从UART设备通讯选通控制端口控制线把译码器输入端的编码信号变成对应的单一输出的选通信号；所述2输入或门，有两个输入端和一个输出端，工作于信号选通模式，与译码器或主UART通讯管理器配合作为主UART发送端Tx信号的分配器；所述数据选择器，其地址选择信号端与译码器编码输入端一一对应连接，都是直接或间接地与多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口连接，输入端与从UART发送端连接，作为主UART接收端的信号选择器；所述数据分配器，其数据输入端与主UART发送端连接，作为主UART发送端Tx信号发送到各被选通了的从UART通讯设备的分配器。2.根据权利要求1所述的主从式串口设备集线器，其特征在于：当多串口通讯控制器的从UART设备通讯选通控制端口的个数小于从UART的个数时，主从式串口设备集线器的具有选通功能的电路包括2输入或门（OR）、译码器和数据选择器的电路；所述2输入或门的个数与从UART的个数相等；所述主UART的发送端Tx与多个2输入或门（OR）的其中一个输入端口B对应连接，再通过各个2输入或门（OR）的输出端口与多个从UART的接收端Rxn对应连接；各个从UART的发送端Txn分别与数据选择器的一个输入端对应连接，再通过数据选择器的输出端Y与主UART的接收端Rx连接；多个2输入或门（OR）的输入端A与译码器的一个输出端相应连接；所述2输入或门（OR）与译码器共同构成一种组合式数据分配器；所述多串口通讯控制器MCU的从UART设备通讯选通控制端口分别与译码器相应的输入端、数据选择器相应的地址选择信号端对应连接；所述n的取值为：0、1、2、3、4、5、6、7。3.根据权利要求1所述的主从式串口设备集线器，其特征在于：当多串口通讯控制器的从UART设备通讯选通控制端口的个数大于或等于从UART的个数时，主从式串口设备集线器的具有选通功能的电路包括2输入或门（OR）电路和数据选择器电路；所述2输入或门的个数与从UART的个数相等；所述主UART的发送端Tx连接到多个2输入或门（OR）的其中一个输入端口B，再通过各个2输入或门（OR）的输出端与相应的一个从UART的接收端Rxn连接；各从UART的发送端Txn与数据选择器的其中一个输入端对应连接，再通过数据选择器的输出端Y与主UART的接收端Rx连接；所述多串口通讯控制器MCU的控制端口分别与2输入或门（OR）的另一个输入端A和数据选择器相应的地址选择信号端对应连接；所述n的取值为：0、1、2、3、4、5、6、7。4.根据权利要求1所述的主从式串口设备集线器，其特征在于：当多串口通讯控制器的从UART设备通讯选通控制端口的个数大于或等于从UART的个数时，主从式串口设备集线器的具有选通功能的电路包括2输入或门（OR）电路和数据选择器电路；所述2输入或门（OR）的个数与从UART的个数相等；其中的一个从UART的发送端Tx3与一个2输入或门的其中一个输入端A连接，再通过该2输入或门（OR）的输出端连接到主UART的接收端Rx，该2输入或门的另一个输入端B则直接与多串口通讯控制器MCU的1个从UART设备通讯选通控制端口P3相连；该从UART的接收端Rx3与数据选择器的输出端Y连接；其余从UART的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金，肖安火，谭良波，覃娟媚，蒙达宇，李海涛，阳昌珠，康正海，罗志超，覃舟，徐兆葛，杨青勇，
申请(专利权)人：柳州桂通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45