专利名称：动态可重组多路串行接口连接器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数字通信技术、通信协议分析和仪器仪表领域，尤其涉及一种动态 可重组多路串行接口连接器。
技术背景目前，串行通信是一种广泛应用的数字通信技术，在数字系统中，主设备和从设备， 主系统和子系统的连接多数采用串行的方式。常用的接口标准有 RS-232C,RS-422，RS-485等。为了测试、分析、调试有关的通信过程，现在有不少软硬 件的方法，如基于计算机的串口调试程序，基于专用仪器的数据通信分析仪，在多数情 况下，他们能有效地解决串行通信的测试问题，但也有明显的局限性。在对设备进行性能改造的过程中，设备的主机板与其它部件主要以串行接口的方式 进行通信。由于被改造的部件具有磁盘数据输入、磁盘信息存储、按键命令控制、系统 工作状态指示等功能，因而通信的数据量大，协议较为复杂。这使得分析该系统的通信 协议，成为设备改造项目中的主要技术瓶颈。尝试利用串口调试程序，采用PC机串口 并联接收数据的分析方法，遇到了很大的困难。首先，设备的串口通信时的波特率不是 固定的，与工作状态有关，如果用串口分析程序无法获得完整的通信数据，分析协议也 就无从进行；其次，该设备的串口通信时，其中有76800BPS的波特率，PC机串口没有 这一速率，给分析工作带来不少困难；最后，并联接收数据的传统分析方法是一种被动 的测试方法，不能主动的发出数据给被测系统以便验证协议分析是否正确。问题的关键 在于，传统的测试方法采用的是硬接线方法，不能动态的重组信号的通路，也没用任何 缓冲机制来调整信号的波特率。 发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种使用灵活方便、 质量稳定、可实时在线检验的动态可重组多路串行接口连接器。其具有开发周期短、成 本低、投资风险小、标准产品无需测试、且有利于知识产权的保护和软件性能的提高的 作用。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为动态可重组多路串行接口连接 器，包括位于连接器本体内的大规模复杂可编程逻辑器件芯片单元，该大规模复杂可编程逻辑器件简称CPLD，其CPLD芯片单元中的CPLD芯片经逻辑电路软接线连接有四个端 口，分别为与数据终端设备相连接的第一端口 PA 口、与数据通信设备相连接的第二端 口PB口、与微处理器单元中传递命令信息的第一串口相连接的第三端口PC口、与微处 理器单元中传递数据信息的第二串口相连接的第四端口 PD 口。优化的技术措施还包括上述的CPLD芯片单元的四个端口与CPLD芯片之间经逻辑 电路软接线均分别配接有各自的接口电平适配器。上述的CPLD芯片单元设置有经逻辑电路软接线相互配合连接的工作方式寄存器、 工作参数寄存器、通信字节缓冲寄存器、通路选择器、定时电路和通信状态指示电路。上述的PA 口设于所述的CPLD芯片单元的第一侧面；所述PB 口设于所述的CPLD芯片单元的第二侧；所述PC口、 PD 口设于所述的CPLD芯片单元的第三侧。与现有技术相比，本实用新型以CPLD为核心，其逻辑关系和连接通路可以实时改 变，因而使分析通信协议更灵活、自由，受到的限制更少，整个硬件模块规模也较小， 做出的产品性价比较高；采用CPLD技术设计完成后，可以进行实时的时序仿真，验证 改进设计结果，而不需重复的硬件试验，设计通过后写入芯片，通过测试即可投入使用， 其开发周期短、成本低、投资风险小、标准产品无需测试、质量稳定、可实时在线检验； 利用这项技术可以将自己的算法、技术和一些软件做成硬件固化到CPLD上，既提高了 运行速度，也使盗版者难以复制，有利于知识产权的保护和软件性能的提高。
图1是本实用新型实施例的结构示意图；图2是本实用新型实施例与外围设备的连接图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。图1所示，动态可重组多路串行接口连接器，包括位于连接器本体内的大规模复杂 可编程逻辑器件芯片单元，该大规模复杂可编程逻辑器件简称CPLD，其CPLD芯片单元 中的CPLD芯片经逻辑电路软接线连接有四个端口，分别为与数据终端设备相连接的第 一端口 PA 口、与数据通信设备相连接的第二端口 PB 口、与微处理器单元中传递命令信 息的第一串口相连接的第三端口 PC 口、与微处理器单元中传递数据信息的第二串口相 连接的第四端口 PD 口；其CPLD芯片单元的四个端口与所述CPLD芯片之间经逻辑电路 软接线均分别配接有各自的接口电平适配器；其CPLD芯片单元设置有经逻辑电路软接 线相互配合连接的工作方式寄存器、工作参数寄存器、通信字节缓冲寄存器、通路选择 器、定时电路和通信状态指示电路；其PA 口设于所述的CPLD芯片单元的第一侧面，PB 口设于所述的CPLD芯片单元的第二侧，PC 口、 PD 口设于所述的CPLD芯片单元的第三图2所示是本实用新型实施例与外围设备的连接图。以CPLD芯片单元为核心，设 置了 PA、 PB、 PC、 PD四个串行端口，其中PA 口连接被分析系统的数据终端设备、PB 口连接被分析系统的数据通信设备，PC 口与微处理器单元中传递命令信息的第一串口相 连接；PD 口与微处理器单元中传递数据信息的第二串口相连接。其每个接口附加必要的 电平转换电路，以适应不同通信标准的需要。其PC 口用以连接微处理器单元的第一串口以发送命令，控制连接器的工作方式， 并还可监听PA口的信息；PD 口用以连接微处理器单元的第二串口以连接发送信息，模 拟或者替换PA的发送信息，并还可监听PB 口的信息。其通过在CPLD芯片单元的CPLD芯片上设置工作方式寄存器、工作参数寄存器、通 信字节缓冲寄存器、通路选择器、定时电路和通信状态指示电路，实现信号通路的软接 线功能和速率变换功能。工作方式寄存器用于设置本实用新型的工作方式和接口类型，以决定当前是工作在 直通方式还是模拟方式，是否需要直接缓冲功能，是否需要在通信的信息流中，打上时 标标记。工作方式寄存器的数值是由PC口输入的，PC口为命令口；其中，直通功能为PA、 PB 口的二边设备提供完全透明的连接，即数据终端设备和数据通信设备感觉不到连 接器的存在；在该方式下，PC 口监听PA 口的发送信息，PD 口监听PB 口的发送信息， PC、 PD 口的波特率与PA、 PB 口的波特率一致。模拟功能为PA 口可以收到PB 口的发送 信息，但PA 口的发送信息只送到PC 口，而不送到PB 口。用PD 口来与PB 口建立直通 方式，即用与TO 口相连的计算机代替PA 口的设备，模拟PA 口和PB 口的通信过程。由 于PA 口和PB 口是对称的，同样可以实现用PD 口相连的计算机代替PB 口的设备，模拟 PB 口和PA 口的通信过程。工作参数寄存器用于描述通信参数，如异步通信时的速率、位数、停止位个数、是 否采用奇偶校验。这里的工作参数是为PC 口和PD 口设置的，与PA 口和PB 口的波形和 时序无关。通信字节缓冲寄存器支持有字节缓冲功能，其设置可以分为接受缓冲和发送缓冲， 也是与PC 口和PD 口有关，主要为了解决不同速率的转换问题。字节缓冲功能具体描述 为当PA、 PB 口的通信波特率非标准时，接收时在缓冲区存储一个字节，然后调整到 略高一些的标准通信速率，发送到PC 口和PD 口。 PC 口和PD 口发送信息时，每个字节 发送后应当停留片刻，以满足能从PA、 PB 口以较慢一些的速率送出。其可以实现波特 率的变换功能，使微处理器单元能分析非标准波特率设备的通信过程。通路选择器的作用是在工作方式寄存器的控制下，改变信号通路的连接关系，达到 信号的动态可重组功能。定时电路用于对晶振的分频，并产生相应的节拍控制信号，如移位脉冲，帧起始和 停止位的检测；又如，每隔一定的时间，产生时标信号。定时电路支持时标功能，当PC 和PD 口的通信速率设置高于PA和PB 口时，可以每隔一定的时间对监听的PA和PB 口 信息打上时间标志，以便于分析双方的通信过程。显然，定时电路的工作过程受到工作 参数寄存器的控制。通信状态指示电路用于指示显示PA、 PB、 PC、 PD四个口的发送端信号流情况，也 指示帧结构正确与否。通信状态指示电路的信息，在需要时，可以通过PC 口发出特定 的命令后再读入。其中，除直通功能和模拟功能是互斥的功能以外，字节缓冲功能和时标功能都可以 复合使用，并且可以通过PC 口的命令来实时设置。除了上述逻辑电路，其外围必须配上接口电平适配器，以实现TTL电平和其它接口 类型的串口协议对应的电平转换。我们采用了多协议接口芯片，可以支持RS232、 RS422、 RS449等接口类型的串口协议。多协议接口芯片工作时，采用何种串口协议，即电路的 信号电平，取决于工作方式寄存器的设置。为了对流经PA、 PB 二个口的信息进行分析，还需要有一个运行在微处理器单元上 的程序，称为通信协议分析软件。运行通信协议分析软件的微处理器单元需要提供二个 串口 ，其分别与PC和PD 二个口建立连接。通信协议分析软件的主要作用是功能的设置， 并对流经的信息进行存储、统计、分析、重现各个端口的通信信息。上电初始化时，其默认的工作方式采用直通功能，因为连接PA 口的数据终端设备 与连接PB 口的数据通信设备能够正常通信是分析协议的基础，连接PC 口和PD 口的微处理器单元就能监听到通信双方的通信信息。在通信协议分析软件的作用下，可以获得 有关通信的基本信息，如通信速率、每字节的位数、停止位的位数、是否采用奇偶校验 等，并了解是否属于某种常用的协议类型，如局内基站控制器等。通信协议分析软件可 以通过向PC 口发出命令，向其输送工作方式，来实时改变信号连接通路或通信参数， 典型的应用是，其工作在模拟方式，把从PA口监听到的存储信息通过PD口转发出去， 从而验证协议分析的正确性。同理，本实用新型可以根据信号分析的需要，在通信协议 分析软件控制下，实现字节缓冲功能和时标功能。本实用新型的有益效果是1、开发周期短、成本低、投资风险小、标准产品无需 测试、质量稳定、可实时在线检验；采用CPLD技术设计完成后，可以进行实时的时序 仿真；验证改进设计结果，而不需重复的硬件试验；设计通过后写入芯片，通过测试即 可投入使用；比使用一些专用的芯片开发要简单，而且省去了其他开发设备，所以成本 也较低。2、使用灵活方便，由于其以CPLD为核心，逻辑关系和连接通路可以实时改变， 因而使分析通信协议更灵活、自由、受到的限制更少、整个硬件模块规模也较小，做出 的产品性价比较高。3、有利于知识产权的保护和软件性能的提高，利用这项技术可以 将自己的算法、技术和一些软件做成硬件固化到CPLD上，既提高了运行速度，也使盗 版者难以复制，简单实用，有很高的应用价值。本实用新型的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改 型都不会脱离本实用新型的范围。
权利要求1、动态可重组多路串行接口连接器，包括位于连接器本体内的大规模复杂可编程逻辑器件芯片单元，该大规模复杂可编程逻辑器件简称CPLD，其特征是所述的CPLD芯片单元中的CPLD芯片经逻辑电路软接线连接有四个端口，所述的四个端口分别为与数据终端设备相连接的第一端口PA口、与数据通信设备相连接的第二端口PB口、与微处理器单元中传递命令信息的第一串口相连接的第三端口PC口、与微处理器单元中传递数据信息的第二串口相连接的第四端口PD口。
2、 根据权利要求1所述的动态可重组多路串行接口连接器，其特征是所述的CPLD 芯片单元的四个端口与所述CPLD芯片之间经逻辑电路软接线均分别配接有各自的接口 电平适配器。
3、 根据权利要求1或2所述的动态可重组多路串行接口连接器，其特征是所述 的CPLD芯片单元设置有经逻辑电路软接线相互配合连接的工作方式寄存器、工作参数 寄存器、通信字节缓冲寄存器、通路选择器、定时电路和通信状态指示电路。
4、 根据权利要求1或2所述的动态可重组多路串行接口连接器，其特征是所述 的PA 口设于所述的CPLD芯片单元的第一侧面；所述PB 口设于所述的CPLD芯片单元的 第二侧；所述PC口、 PD 口设于所述的CPLD芯片单元的第三侧。
专利摘要本实用新型公开了动态可重组多路串行接口连接器，包括位于连接器本体内的大规模复杂可编程逻辑器件芯片单元，该大规模复杂可编程逻辑器件简称CPLD，其CPLD芯片单元中的CPLD芯片经逻辑电路软接线连接有四个端口，分别为与数据终端设备相连接的第一端口PA口、与数据通信设备相连接的第二端口PB口、与微处理器单元中传递命令信息的第一串口相连接的第三端口PC口、与微处理器单元中传递数据信息的第二串口相连接的第四端口PD口。本实用新型采用大规模复杂可编程逻辑器件构成，实现了信号通路的软接线功能和速率变换功能。其使用灵活方便、可实时在线检验、开发周期短、成本低、标准产品无需测试、质量稳定，并有利于知识产权的保护和软件性能的提高。
文档编号H04L29/02GK201114167SQ20072011343
公开日2008年9月10日 申请日期2007年8月20日 优先权日2007年8月20日
发明者葵 刘, 菁 吴, 徐志明, 罡 陈, 马子余 申请人:浙江纺织服装职业技术学院