[發明專利]串行總線通訊架構

在審

• 申請號: 201510024226.X
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN105022711A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 林新輝
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38;G06F13/40
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明有關于一種串行總線通訊架構，尤其是利用多個不同的數據轉換器以提供通訊平臺給具有不同串行總線的計算機、微控制器及終端裝置。

背景技術

隨著電子工業的大幅進步，不同電子裝置間需要可靠且方便連接的通訊方式，藉以傳輸數據，達到相互通訊的目的。依據實際需求，相關產業團體或協會制定許多適當的通訊規范以及不同應用領域的傳輸接口，因而產業界具體實現而制造相符的硬件及軟件操作系統，比如串行總線接口及并列總線接口。串行總線接口的實例包括I2C接口、通用串行總線(Universal?Serial?Bus，USB)接口、通用異步傳輸(Universal?Asynchronous?Receiver?Transmitter，UART)接口、RS485接口、RS232接口等等，而并列總線接口包括ISA、IDE、PCI、SATA接口等等。

不同串行總線及并列總線接口各有各的優點及適用領域，其中串行總線的實體構造較為簡單，很容易連接，而并列總線接口主要特點是適用于數據傳輸量較大的領域，不過實體尺寸較大，需要使用排線當作傳輸線。因此，工業級、量產測試、檢驗，或計算機周邊通常是使用具串行總線的電子裝置或儀器，而計算機的中央處理機、圖形處理組件、數據儲存的硬盤或影像數據傳輸的領域會使用并列總線接口。

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算機之間的串行總線傳輸，比如鍵盤、鼠標、隨身碟、光驅、數字相機、打印機、無線耳機等等，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下直接連接或脫離，同時配合操作系統的操作，動態導入所需的驅動軟件，使得新插入的裝置能正常運作，達到隨插即用(Plug&Play)的功效，而且可移除不需要的驅動軟件，增進系統資源的有效運用及整體操作穩定性。因此，USB目前已成功的廣泛使用于計算機應用領域，是計算機領域的必要基本配備，甚至具有USB通訊功能的智能型手機也可直接連接至計算機，進行數據傳輸。

此外，依據USB規范，USB接口還能利用計算機主機的電源提供適當的電力給周邊裝置，當作充電電源，可對手機、平板計算機、數字相機進行充電，實現隨時充電的便利性。

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備方面，同時也應用于簡單的計算機周邊裝置，比如鍵盤、鼠標、調制解調器，實現點對點的數據傳輸，不過目前已被USB取代，但是在工業級的在線量產檢驗或測試儀器、設備中，由于UART接口具有非常優異的抗干擾能力、傳輸距離，簡單、可靠的傳輸質量，使得不同工業級電子裝置能很方便的相互連接，仍是業界相當倚重的接口。

早期，RS485接口主要是電子工業界為解決實際需求所形成的一種建議性規范(Recommended?Standard，RS)接口，本質上是不具強制性但為業界普遍接受的工業規范，而目前已為電子工業協會(Electronic?Industry?Association，EIA)提出。RS485主要是利用標準的平衡傳輸線達到共享于線對模式的應用，其特點為最多可有255對驅動器/連接器的雙線對網絡共享，而驅動器和接收器共模電壓VCM的范圍為+12V～7V，且驅動器可與以切斷或經由三態(tri-stated)連接，并能抵抗這個共模電壓。RS-485網絡也能連接4個絞線模式，在4個電線網絡下必需有一個主要節點，其余為附屬節點，網絡是連接主要節點和所有的附屬節點，且全部附屬節點之間的溝通均是通過唯一的主節點。網絡中的裝置設備可由混合協議溝通獲得改善，然而附屬節點不會徑自由其它附屬節點得到響應，一個附屬子節點也不能回應到其它附屬節點。

雖然上述的USB、UART、RS485種串行總線接口各有各自的適當應用領域，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單的實體連接而溝通或傳輸數據，造成系統整合的問題。例如，系統層級的控制、操作、數據儲存一般是由具USB接口的計算機、服務器或儲存媒介負責，而現場測試、檢驗、實時監控的核心技術往往是利用具UART、RS485接口的高功能設備而完成，尤其是需要在充滿高度電氣干擾、高溫或高濕的嚴刻環境下長時間工作。此外，無法利用簡單的連接方式，隨意擴充整個操作系統，限制實務上的彈性。

因此，很需要一種串行總線通訊架構，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用平臺，藉以解決上述現有技術的問題。

發明內容