扩充序列通讯的系统、装置、方法及扩充通信端口的系统与流程

本发明涉及一种扩充序列通讯的机制，尤其涉及无线扩充序列通讯的机制。

背景技术：

诸多电子工业设备已由远程计算机操控，以节省人力，提升产量，稳定产率及质量。初期工业设备是通过有线传输接口，借以传输数据，达到相互通讯的目的，然而，此传输距离受限于线材长度，且空间配置也诸多不便。

相关产业协会或团体制定许多通讯规范及不同应用领域的传输界面，致使产业得以实现制造相符的硬件及软件，比如序列(串行)通讯及并列通讯，其各有优缺点及适用领域，大体而言，序列通讯比并列通讯构造较简易，实体体积较小，并列通讯乃需使用排列作为传输线，因而于计算机计算装置的中央处理器、图形处理组件、储存数据或传输数据的硬件采用并列通讯，而工业电子设备或计算机周边装置通常采用序列通讯。序列通讯接口包括i2c接口、通用串行总线接口、通用异步传输接口、rs485及rs232接口等；并列通讯接口包括isa、ide、pci、sata接口等。

uart为早期串行通讯接口，主要应用于电子仪器设备方面，实现点对点传输，然而，usb接口渐渐取代uart的地位，已为现今常用的串行总线接口，例如计算机周边装置鼠标或键盘等，usb优点在于：具有热插入(hotplugin)的特性，即插即用特性，故usb已是计算机领域的必要基本配备，甚至广泛应用于智能型手机或平板计算机等携带式电子装置。

rs232接口为应用广泛的有线通讯接口之一，为美国电子工业联盟(electronicindustryassociation,eia)制定的序列数据通讯的接口标准，广泛应用于计算机串行端口。在rs-232标准中，字符是以一序列的位串接续串行(serial)方式传输，优点为传输线少，配线简单，传输距离较远。序列通讯需通过软件以设定传输参数，如波特率(baud)，表示为每秒所传送的位数量，单位为bit/sec。一般而言，通讯两端装置需设为相同波特率方可传输，否则无法执行。串行端口亦为诸多仪器及仪表设备通用的通信协议；众多gpib兼容的设备也具备rs-232端口，同时，串行端口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串行端口优点在于：一根缆线发送数据，另一根缆线接收数据，简单并能够实现远距离通信。

无线通信大幅改善有线通讯的诸多缺点，扩展工业设备与远程计算机之间的传输距离，现今无线通信方法众多，如wifi、bluetooth、zigbee等，各有优缺点，应用也各受限制。以蓝牙技术而言，无线电的发射功率为0dbm(powerclass3)，传输范围约为10公尺，最佳可达到50公尺。传输功率范围为1mw到100mw(powerclass1、2)，传送功率的大小与系统的需求有关，但欲达到100mw功率的传输时，则须于射频前加装一个射频放大器(poweramp)装置，以增益约为20dbm的功率放大。传输速率(transferrate)理论上为1mbps，实际有效速率最高只可达721kbps，未来可以达到12mbps(bps＝bitpersecond位/每秒)。

具有rs232端口的蓝牙传输器gbs301为例，其缺点在于：无法调整波特率(baudrate)及流量管制；另一现有序列装置服务器sn3101为例，虽支持rs-232、rs-422、rs485三种数据传输接口，且同时支持以太网络，只是缺点在于：需搭配特定软件，且必须含有tcp/ip特殊通讯架构，因而操作步骤繁琐，操作不便。

上述usb、uart、rs232、无线通信接口各有适用领域，不同通讯接口的电子装置及电子仪器设备之间无法直接以简单实体链接或传输数据，局限计算机与工业电子仪器设备的配置。有关于现有技术的缺失，亟需一种序列通讯与无线通信的转换架构，整合usb、无线通信及uart的系统，不仅提供快速链接，也能提升传输速率及距离。

技术实现要素：

有关于上述现有技术的缺点，本发明的第一目的在于提供一种扩充序列通讯的装置，其包括一第一序列端口、一第二序列端口及一处理控制模块。所述第一序列端口用以传输一第一讯号，所述第二序列端口用以传输一第二讯号。所述处理控制模块耦接于所述第一序列端口及所述第二序列端口之间，所述处理控制模块包括一第一序列总线主控制单元、第二序列总线主控制单元、一转发单元及一扩充单元。所述第一序列总线主控制单元耦接于所述第一序列端口，所述第二序列总线主控制单元耦接于所述第二序列端口。所述转发单元耦接于所述第一、二序列总线主控制单元之间，以转换所述第一、二讯号。所述扩充单元耦接于所述第一、二序列总线主控制单元之间。所述装置耦接于一电子装置及多个周边装置之间，所述多个周边装置通过所述扩充单元，于所述电子装置上产生各自通信端口。

优选地，所述扩充序列通讯的装置还包括一无线通信单元，所述无线通信单元包括一蓝牙通讯界面，所述第一序列端口包括通用串行总线接口；所述第二序列端口包括异步式串行接口(uart)。

本发明的第二目的是提供一种扩充序列通讯的系统，其包括一近端模块、一转发模块、一扩充模块、一无线通信模块及一远程模块。所述近端模块包括一第一序列端口及一第一序列总线主控制单元，所述第一序列端口耦接于一电子装置，所述第一序列总线主控制单元接收所述电子装置的一第一讯号。所述转发模块耦接于所述近端模块，以将所述第一讯号转换为一第二讯号。所述扩充模块耦接于所述近端模块，所述无线通信模块耦接于所述近端模块，以提供至少两个讯号信道。所述远程模块包括一第二序列端口及第二序列总线主控制单元。所述第二序列端口耦接于多个周边装置。所述第二序列总线主控制单元接收所述第二讯号，并传送至所述周边装置。其中，所述多个周边装置通过所述扩充模块，于所述电子装置上产生各自通信端口。

优选地，所述近端模块包括一通用串行总线连接接口，以与所述电子装置连接，所述远程模块包括一异步式串行接口(uart)，以与所述周边装置连接。所述近端模块与所述远程模块通过一光纤缆线或一双绞线以连接。

本发明的第三目的提供一种于一电子装置中扩充通信端口(comport)的系统，所述系统包括一虚拟机(virtualmachine)，其包括：一通信端口驱动接口、一通信端口扩充单元、一讯号撷取/转发单元及一无线通信单元。所述通信端口扩充单元耦接于一通信端口驱动接口；所述讯号撷取/转发单元耦接于所述通信端口扩充单元；以及所述无线通信单元耦接于所述讯号撷取/转发单元。

优选地，所述系统还包括一讯号传输器，多个周边装置通过所述讯号传输器以与所述电子装置连接，于所述电子装置上产生各自通信端口。所述通信端口驱动接口包括通用串行总线接口，所述无线通信单元包括蓝牙通讯接口。

本发明也提供一种扩充序列通讯的方法，其实现于一近端模块及一远程模块之间，一电子装置耦接于所述近端模块，其包括一第一序列总线主控制单元，多个周边装置耦接于所述远程模块，其包括一第二序列总线主控制单元，所述方法至少包括下列步骤：所述电子装置与所述多个周边装置通过一扩充模块进行列举，所述多个周边装置于所述电子装置上产生各自通信端口；所述第一序列总线主控制单元接收来自一电子装置的一第一讯号；一转发模块于所述近端模块与所述远程模块之间，将所述第一讯号转换为一第二讯号；一无线通信单元于所述近端模块与所述远程模块之间提供至少两个讯号信道；所述第二序列总线主控制单元接收所述第二讯号；以及所述第二讯号传送至多个周边装置。

优选地，所述电子装置的通信端口产生所述第一讯号，其传输至所述第一序列总线主控制单元。所述近端模块通过一通用串行总线连接接口，以与所述电子装置连接；以及所述远程模块通过所述异步式串行接口以与所述多个周边装置连接。所述无线通信单元包括蓝牙通讯接口。

附图说明

图1为显示本发明第一实施例的方块图；

图2为显示本发明第一实施例的系统架构图；

图3为显示本发明第二实施例的方块图；

图4为显示本发明第三实施例的方块图；

图5为显示本发明第四实施例的流程图。

【符号说明】

100装置

102第一序列端口

104第二序列端口

106处理控制模块

1062总线主控制单元

1064总线主控制单元

1066转发单元

1067扩充单元

1068无线通信单元

200系统

202近端模块

204远程模块

206转发模块

207扩充模块

208无线通信模块

300方法

300系统

30电子装置

31操作系统

32虚拟机

322通信端口驱动接口

324通信端口扩充单元

326讯号撷取/转发单元

328无线通信单元

330蓝牙传输器

400方法

402步骤

404步骤

406步骤

408步骤

410步骤

412步骤

414步骤

s1第一讯号

s2第二讯号

50传输器

60接收器

70周边装置

2022第一序列端口

2024总线主控制单元

2044总线主控制单元

2042第二序列端口

具体实施方式

现对本发明不同的实施方式进行说明。下列描述提供本发明特定的施行细节，使阅者彻底了解这些实施例的实行方式。然而本领域技术人员须了解本发明也可在不具备这些细节的条件下实行。此外，文中不会对一些已熟知的结构或功能作细节描述，以避免造成各种实施例间不必要的混淆，以下描述中使用的术语将以最广义的合理方式解释，即使其与本发明某特定实施例的细节描述一起使用。此外，附图并未描绘实际实施例的每一特征，所描绘的图式组件是皆为相对尺寸，而非按实际比例绘制。

参阅图1，其根据本发明第一最佳实施例显示扩充序列通讯的装置100示意图，所述装置100包括一第一序列端口102、一第二序列端口104及一处理控制模块106，处理控制模块106耦接于第一序列端口102与第二序列端口104之间。此最佳实施例目的在于：装置100做为电子计算装置与周边装置间的讯号传输器，具体而言，装置100还可细分为传输器和接收器，传输器耦合于电子装置，接收器耦合于周边装置，而传输器与接收器之间通过内部无线通信单元1068以传送数据，如图2所示，使周边装置于电子计算装置上产生各自通信端口，以下将详细说明。

同时参阅图1，第一序列端口102用以传输第一讯号s1，第二序列端口104用以传输第二讯号s2。处理控制模块106包括一第一序列总线主控制单元1062、一第二序列总线主控制单元1064、一转发单元1066、一扩充单元1067及一无线通信单元1068。转发单元1066耦接于第一序列总线主控制单元1062及第二序列总线主控制单元1064之间，用以转换第一讯号s1和第二讯号s2。无线通信单元1068于第一序列总线主控制单元1062及第二序列总线主控制单元1064之间提供至少两个讯号信道(未显示于图中)，其一讯号信道用以传送数据，另一讯号信道用以接收数据，在此不加以赘述。于最佳实施例中，无线通信单元1068可为蓝牙模块，转发单元1066可为有线-无线信号转换器，以下将以此最佳实施例详细说明转发单元1066、扩充单元1067及无线通信单元1068的原理。

举一例而言，第一讯号s1为序列数字讯号，通过第一序列端口102以传送至处理控制模块106，更具体地，第一讯号s1传输经第一序列端口102及第一序列总线主控制单元1062传送至转发单元1066，通过转发单元1066以将第一讯号s1转换为第二讯号s2，第二讯号s2有别于序列数字讯号的无线讯号，转换完毕后，再经第二序列总线主控制单元1064以传送至第二序列端口104，最后将第二讯号s2传输至所对应的周边装置。须说明的是，本发明第一讯号s1及第二讯号s2不局限于上述序列数字讯号及无线讯号，第一讯号s1及第二讯号s2相异，讯号种类取决于端口。

举另一例而言，参阅图2，其显示电子装置30-传输器50-蓝牙通讯接口-接收器60-周边装置70的数据传输流程图，图1的装置100耦接于电子装置30以作为传输器50，电子装置30与传输器50之间通过通用串行总线(usb)连接，另一方面，图1的装置100耦接于周边装置70以作为接收器60，周边装置70与接收器60之间通过通用异步传输接口(uart)连接，传输器50与接收器60之间通过通讯接口耦接，换而言之，电子装置30扮演着主控制端(master)，周边装置70扮演着从端(slave)。应当理解，传输器50与接收器60之间的通讯接口可为有线或无线通信接口。以下的实施方式，谨以蓝牙接口为例说明。

电子装置30与周边装置70之间通过传输器50与接收器60进行列举(enumeration)，每一周边装置70经图1的扩充单元1067以于电子装置30上产生各自通讯端口(comport)，接续，管理人员通过电子装置以设定波特率(baud)等参数，以成为第一讯号s1，如第一讯号s1为序列讯号，第二讯号s2为无线讯号，但并不以此为限。第二讯号s2自传输器50的无线讯单元1068传送至接收器60，接收器60再将第二讯号s2转换为原第一讯号s1，以供周边装置70接收。简而言之，周边装置70通过接收器60和传输器50，于电子装置30上建立各自通信端口，管理人员于电子装置30的每一通信端口设定不同参数，以达到远程操控多个电子仪器设备或周边装置。

参阅图3，其根据本发明第二最佳实施例显示扩充序列通讯的系统架构图，所述系统200包括一近端模块202、一远程模块204、一转发模块206、一扩充模块207及一无线通信模块208，其中转发模块206、扩充模块207及无线通信模块208耦接于近端模块202与远程模块204之间，此最佳实施例能使多个周边装置70通过远程模块202及近端模块204，于电子装置30上产生各自通信端口(port)，以下将详细说明。

于一实施例中，近端模块202包括电子装置30、一第一序列端口2022及一第一序列总线主控制单元2024，上述第一序列端口2022与第一序列总线主控制单元2024储存于电子装置30的处理控制模块(未显示于图中)中，处理控制模块包括微控制器mcu，也就是，第一序列端口2022和第一序列总线主控制单元2024由mcu以操控的。第一序列端口2022包括i2c接口、通用串行总线接口(usb)、otg、通用异步传输接口(uart)、rs485接口及rs232接口等，于最佳实施例中，第一序列端口2022为usb，但并不以此为限。熟知所述项技术领域的通常知识者应当理解，在未脱离本发明范畴下，第一序列端口2022变更为并列通信端口。

第一序列总线主控制单元2024则用以接收电子装置30的第一讯号。第一序列总线主控制单元2024包括usbhostcontroller。于另一实施例中，电子装置30还包括一计算机可读取的记录媒体，举例而言，电子装置30还包括一虚拟机(virtualmachine)，如图4所示，储存于操作系统中，虚拟机包括通信端口驱动接口、通信端口扩充单元、讯号撷取/转发单元及无线通信单元等。

远程模块204包括一第二序列端口2042及第二序列总线主控制单元2044，第二序列端口2042包括i2c接口、通用串行总线接口(usb)、otg、通用异步传输接口(uart)、rs485接口活rs232接口等，于最佳实施例中，第二序列端口2042为uart，但并不以此为限。也就是，第二序列端口2042通过uart以耦合于多个周边装置70。熟知所述项技术领域的通常知识者应当理解，在未脱离本发明范畴下，第二序列端口2042变更为并列通信端口。第二序列端口2042与第二序列总线主控制单元2044储存于处理控制模块中，处控制模块包括微控制器mcu，也就是，第二序列端口2042和第二序列总线主控制单元2044由mcu以操控的。

转发模块206用以将第一讯号s1转换为第二讯号s2。于一实施例中，转发模块206储存于电子装置30的记忆单元中，以由处理控制模块操控的，举例而言，转发模块206为一计算机可读取的纪录媒体。于另一最佳实施例中，转发模块206单独为一信号转换器，其一端通过usb接口以与电子装置耦合，另一端通过otg接口以与无线通信模块208耦合。

当电子装置30与多个周边装置70进行列举时，周边装置70通过扩充模块207以于电子装置30上产生各自通信端口。

第二序列总线主控制单元2044用以接收第二讯号s2，并传送至多个周边装置70。第二序列总线主控制单元包括usbhostcontroller。

于一实施例中，无线通信模块208、扩充模块207及转发模块206整合为单一组件或装置；于另一实施例中，无线通信模块208、扩充模块207与转发模块206各自独立组件，并共同耦接于近端模块202与远程模块204之间。无线通信模块208目的在于：提供至少两个讯号信道，一讯号信道用以传输参数或/及指令，另一讯号信道用以传输数据。

参阅图4，其根据本发明第三最佳实施例显示于电子装置30中扩充通信端口的计算机可读取的记录媒体的示意图。本发明计算机可读取的纪录媒体包括一虚拟机(virtualmachine)32，其于电子装置30的操作系统(os)31内执行，虚拟机32包括一通信端口驱动接口322、一通信端口扩充单元324、一讯号撷取/转发单元326及一无线通信单元328。于一实施例中，无线通信单元328包括蓝牙通讯接口，以与蓝牙传输器(讯号传输器)330耦合。

通信端口驱动接口322内嵌于电子装置30内，抑或是通过外部光盘或指令以安装通信端口驱动接口322，通信端口驱动接口322目的在于：自动识别侦测周边装置(未显示于图4)。通信端口扩充单元324耦接于通信端口驱动接口322，多个周边装置经通信端口扩充单元324，于电子装置30上产生各自通信端口。讯号撷取/转发单元326耦接于通信端口扩充单元324，无线通信单元328耦接于讯号撷取/转发单元326，讯号撷取/转发单元326目的在于：转换第一讯号s1及第二讯号s2，第一讯号s1可能为管理人员通过电子装置30的输入单元(如键盘)以输入指令或参数，通过讯号撷取/转发单元326转换为第二讯号s2，接着，无线通信单元328提供至少两个讯号信道，以将第二讯号s2通过外部蓝牙传输器330传输至对应的周边装置。此最佳实施例的系统300可为软件，管理人员通过系统300以远程操控周边装置或电子仪器设备。

参阅图5，其根据本发明实施例显示实现扩充序列通讯的步骤流程图，并可同时参阅图1至图4的组件。本文所述的流程提供不同步骤的示例。虽揭示特定顺序及序列，除非另外指定，可更动流程的步骤顺序。因此，所述的流程仅为示例性，且所述流程由不同顺序步骤以执行的，甚至一些步骤可同时并行。除此之外，并非每一执行包括相同步骤，故本文所述的实施例可能忽略一或多个步骤。本发明也包括其他步骤流程。所述方法400由装置100、系统200或系统300以执行的，以下说明主要是通过系统200以操作下列步骤，必要时，搭配装置100或系统300的部分组件以执行的。

步骤402：电子装置30与周边装置70进行列举。于此步骤，每一周边装置70通过扩充模块207以于电子装置30上产生各自通信端口。举例而言，如图2所示的三个周边装置70经过列举确认及扩充模块207，于电子装置30的操作接口上显示com1、com2及com3。另一实施例中，电子装置30具有通信端口驱动接口322及通信端口扩充单元324，由通信端口驱动接口322和通信端口扩充单元324以完成此步骤402。

步骤404：电子装置30的通信端口产生第一讯号s1，第一讯号s1可能为管理人员通过键盘或鼠标以输入指令或参数等。详而言之，周边装置70于步骤402所产生的各自通信端口，有助于管理人员分别对不同周边装置70设定流量参数，其为第一讯号s1，换而言之，电子装置30的每一通信端口各自产生第一讯号s1。

步骤406：第一讯号s1经第一序列端口2022传输至第一序列总线主控制单元2024，第一序列总线主控制单元2024接收来自电子装置30的第一讯号s1。应当理解，第一讯号s1与第一序列端口2022的通讯接口相匹配。举例而言，第一序列端口2022为usb，第一讯号s1应为序列数字讯号。

步骤408：转发模块206于近端模块202与远程模块204之间，将第一讯号s1转换为第二讯号s2。第一序列总线主控制单元2024于步骤406所接收到的第一讯号s1传送至转发模块206。转发模块206以将第一讯号s1转换为第二讯号s2。举例而言，将第一讯号s1序列数字讯号转换为第二讯号s2无线数字讯号，但不以此为限。

步骤410：无线通信模块208于近端模块202与远程模块204之间提供至少两个讯号信道，一讯号信道用以传送数据，另一讯号信道用以接收数据。于一实施例中，无线通信模块208包括蓝牙通讯接口、zigbee等，但不以此为限。

于一实施例中，近端模块202与远程模块204之间可由缆线(未显示于图中)相互连接，因而无须执行步骤410。除此之外，步骤408及步骤410同时并行执行，抑或是各自独立执行。

步骤412：第二序列总线主控制单元2044接收第二讯号s2。于步骤410完成转换的第二讯号s2，传送至第二序列端口2042。

步骤414：第二讯号s2通过第二序列端口2042传送至多个周边装置70。第二讯号s2是与第二序列端口2042的通讯接口相匹配。步骤412及步骤414同时并行执行，抑或是各自独立执行。

综上所述，多个周边装置通过本发明的扩充模块(或扩充单元)，以与电子装置上产生各自通信端口；另外，通过本发明的转换模块(或转换单元)，以转换不同通讯接口的第一讯号及第二讯号。如此一来，管理人员于电子装置的操作接口的每一通信端口，变更每一通信端口所对应的周边装置的流量参数，本发明有助于扩充序列通信端口，并分别对不同周边装置进行参数设定，以达到远程操控电子仪器设备。

上述的目的在于解释，各种特定细节为了提供对于本发明的彻底理解。熟知本发明领域的通常知识者应可实施本发明，而无需其中某些特定细节。在其他实施例中，现有的结构及装置并未显示于方块图中。在图式组件之间可能包括中间结构。所述组件可能包括额外的输入和输出，其并未详细描绘于附图中。

于不同实施例所提的组件为单独电路，只是也可将部分或全部组件整合于单一电路中，因而，所附的权利要求书中所述的不同组件可能对应一或多了电路的部分功能。

本发明包括各种处理程序，所述处理程序以硬盘组件加以执行，或内嵌于计算机可读取指令中，其可形成一般或特殊目的且具有编程指令的处理器或逻辑电路，以执行程序，除此之外，所述程序也由硬件及软件的组合加以执行。本文所述的一或多个模块、组件或组件，可能包括硬件、软件及/或两者的结合，实施例所述的模块包括软件、软件数据、指令及/或组态，可通过文中所述机制/电子产品/硬件的制造以提供的。本发明部分提供计算机程序产品，其包括具有储存指令的非瞬时的计算机可读取媒体，其计算机程序(或其他电子组件)是根据本发明以执行处理程序。计算机可读取媒体可包括不局限于软性磁盘片、光学磁盘片、cd-roms、roms、rams、eproms、eeproms、磁体或光卡、闪存、或其他类型可适用于存取电子指令的媒体/计算机可读取媒体。另外，本发明也可下载作为计算机程序产品，其中所述程序可由远程计算机传送至所指定的计算机。

用基本形式来描述方法，在未脱离本发明范畴下，任一方法或讯息得自程序中增加或删除，熟知所述项技术领域的通常知识者应可进一步改良或修正本发明，特定实施方式仅用以说明，非限制本发明。

若文中有一组件“a”耦接(或耦合)至组件“b”，组件a可能直接耦接(或耦合)至b，亦或是经组件c间接地耦接(或耦合)至b。若说明书载明一组件、特征、结构、程序或特性a会导致一组件、特征、结构、程序或特性b，其表示a至少为b的一部分原因，亦或是表示有其他组件、特征、结构、程序或特性协助造成b。在说明书中所提到的“可能”一词，其组件、特征、程序或特性不受限于说明书中；说明书中所提到的数量不受限于“一”或“一个”等词。

本发明并未局限在此处所描述的特定细节特征。在本发明的精神与范畴下，与先前描述与附图相关的许多不同的发明变更是可被允许的。因此，本发明将由下述的权利要求书来包括其所可能的修改变更，而非由上方描述来界定本发明的范畴。