专利名称：：一种端口复用方法、装置和设备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种端口复用方法、装置和设备，属于数据通信
技术领域：
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背景技术：
：下面先介绍与本发明相关的几个概念1.异步串口异步串口是在通信中应用非常广泛的一种串行接口，在交换机、路由器上的常用做控制台(Console)和辅口(AUX)。目前常用的标准是由美国电子工业协会(ElectronicIndustriesAssociation，简称EIA)制定的RS-232标准，RS(RecommendedStandard)代表推荐标准，232是标识号。2.UART通用异步接收/发送装置(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter,简称UART)是一种通用异步接收/发送装置，用于异步通信。该装置双向通信，可以实现全双工传输和接收。主要功能是实现并行/串行数据的转换。因为计算机内部采用并行数据，不能直接把数据发到外部串行设备，必须经过UART整理才能进行异步传输，其过程为CPU先把准备写入外部串行设备的数据放到UART的寄存器(临时内存块)中，再通过先入先出队列(FirstInputFirstOutput，简称FIF0)传送到外部串行设备。3.RS-232Transceiver(TTL/RS-232电平转换芯片)由于UART控制器输入/输出电压使用的是TTL电平(正逻辑)，如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>而RS-232总线使用的RS232电平(负逻辑)，如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>所以，UART提供的串行总线信号还不能直接提供给串行设备，必须先经过TTL/RS-232电平转换芯片，如图1所示。4.控制台/辅口(Console/AUX)—般的路由器/交换机都同时具有控制台(Console)和辅口(AUX)，而有些路由器和交换机为了减少单板端口密度、降低成本，会将Console和AUX复用在一起。图2给出了Console/AUX的两种情况。路由器/交换机上的Console和AUX—般都是采用RJ45母头连接器的，两者的主要区别是功能和用法不同Console:是网络设备用来与计算机或终端设备进行连接的常用接口。通常只需要3根信号线即可与PC等终端设备进行通信连接，如图3所示。AUX:是用于路由器的远程配置连接用的异步端口，可通过收发器与调制器/解调器(M0dulator/DEModulator，简称MODEM)进行连接。通常需要8根信号线才能与MODEM进行通信连接，如图4所示。Console与AUX的RJ45母头连接器的线序定义如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>从上表可以看出，在硬件上AUX是可以替代Console使用的，而现实使用中，因为AUX通常是远程登录到设备上的，所以一般AUX都必须输入密码来认证登录，有一定的安全性要求；而Console在硬件上却不能做AUX，如果将Console的硬件信号定义设计成与AUX的信号完全一致，那在软件稍加改动的情况下，Console其实也可以替代AUX使用，这也是很多设备厂商能将Console和AUX复用的原因。5、SPDT(SinglePoleDoubleThrow,单刀双掷)图5给出了SPDT的硬件实例，通过控制逻辑"L"，实现开关A导通的方向(A=Al或A=A2)。目前路由器、交换机的网络通信设备串口的主要设计缺陷是控制台(Console)、辅口(AUX)普遍不支持热拔插，但实际使用过程中，热拔插情况基本无法避免，因此很容易造成端口损坏。特别是控制台(Console)损坏后，无法通过控制台与设备通信，造成设备无法控制，从而造成整机功能失效，功能影响非常大。但从目前对串口损坏设备的维修统计来看，大多数情况都是损坏RS-232Transceiver芯片，而后级的UART芯片则基本完好。经常会出现两种情况(1)若AUX口损坏后，由于Console没有RTS，CTS，DSR，DTR等信号，不能替换做AUX□。(2)若Console口损坏后，由于AUX口权限通常被软件限制，又不能用做Console□。所以，操作人员会面临，一个损坏的串口不能使用，而另一个正常的串口可以使用但又不能替代前一个串口功能的尴尬局面，设备仍然需要送回维修才能彻底解决问题，无法实现设备的现场维修。
发明内容本发明的目的是提供一种端口复用方法、装置和设备，用于解决现有技术中存在多个串口时，某个串口出现问题导致设备无法使用的问题。为实现上述目的，本发明提供了一种端口复用方法，所述方法包括逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系；所述UART通过逻辑连接器件与一个或多个RS-232电平转换芯片连接。为了实现上述目的，本发明还提供了一种端口复用装置，所述装置包括UART、RS-232电平转换芯片和逻辑连接器件；所述UART通过逻辑连接器件与一个或多个RS-232电平转换芯片连接；所述逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系。为了实现上述目的，本发明又提供了一种设备，所述设备包括上述装置。本发明使用逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系，使得在某个串口出现问题时，可以使用其它串口来代替出现问题的串口，实现现场修复功能。图l为电平转换示意图图2为设备端口示意图图3为控制台信号示意图图4为辅口信号示意图图5为单刀双掷开关示意图图6为本发明一种端口复用方法实施例一示意图图7为本发明一种端口复用装置实施例一示意图图8为本发明一种端口复用装置实施例二示意图图9为本发明一种端口复用装置实施例三示意图图10为控制SPDT的硬件开关示意图图11为软硬件开关和端口复用状态说明图12为本发明一种设备实施例示意图具体实施例方式本发明的目的是提供一种端口复用方法、装置和设备，用于解决现有技术中存在多个串口时，某个串口出现问题导致设备无法使用的问题。下面结合附图对本发明进行说明，本发明提供了一种端口复用方法，图6给出了本发明一种端口复用方法实施例一示意图，所述方法包括步骤Sl，逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系；所述UART通过逻辑连接器件与一个或多个RS-232电平转换芯片连接。可以通过硬件开关或软件开关控制所述逻辑电平。通过硬件开关控制逻辑电平具体可以为通过直流电平和跳线帽将逻辑电平上拉为高电平或低电平。通过软件开关控制逻辑电平具体可以为通过可编程逻辑器件，给上层软件提供软件接口，来直接驱动逻辑电平为高电平或低电平。同时使用硬件开关和软件开关时，硬件开关的优先级高于软件开关。所述逻辑连接器件可以为单刀多掷开关。本发明使用逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系，使得在某个串口出现问题时，可以使用其它串口来代替出现问题的串口，例如可以用于以下场景1、具有控制台和辅口(Console/AUX)两个串口的路由器、交换机的网络通信设备，本发明可以通过软件或硬件方式实现控制台和辅口的复用和相互冗余备份。2、控制台/辅口复用一个串口的路由器、交换机的网络通信设备，实现内部电平转换芯片的备份，在其中一个硬件损坏情况下，通过软件或硬件方式实现快速恢复修复。本发明还提供了一种端口复用装置，图7给出了本发明一种端口复用装置实施例一示意图，所述装置包括UARTMl、RS-232电平转换芯片M2和逻辑连接器件M3;所述UARTMl通过逻辑连接器件M3与一个或多个RS-232电平转换芯片M2连接；所述逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系。6所述逻辑连接器件可以为单刀多掷开关。图8给出了本发明一种端口复用装置实施例二示意图，本实施例除了包括装置实施例一的结构特征外，还包括硬件开关M4，与逻辑连接器M3连接，用于控制所述逻辑电平。所述硬件开关具体可以用于通过直流电平和跳线帽将逻辑电平上拉为高电平或低电平。本发明在UART和RS-232电平转换芯片之间利用逻辑连接器件，在原有UART和RS-232电平转换芯片数量不变的情况下，实现一个UART同时对多个RS-232电平转换芯片的一对多控制，进而实现Console/AUX口互为备份/复用的功能。以一个UART同时对两个RS-232电平转换芯片的一对二控制为例，图9给出了本发明一种端口复用装置实施例三示意图，本实施例有两个UART:UART_A和UAR乙B，逻辑电平SPDT_A和SPDT_B，两个RS-232电平转换芯片TCR_A和TCR_B。本发明通过软件开关或硬件开关控制SPDT_A，SPDT_B，从而改变UART_A，UART_B和TCR_A，TCR_B的连通关系，CPLD_SPDT—A和CPLD_SPDT_B是由复杂可编程逻辑器件(ComplexProgrammableLogicDevice，简称CPLD)驱动的软件控制信号，即软件开关，具体方案如下使用软件开关方案时，通过SW_A1将CPLD_SPDT_A与SPDT_A直接连通，通过SW_B1将CPLD_SPDT_B与SPDT_B直接连通。1、默认状态下，CPLD的"CPLD-SPD乙A"禾口"CPLD—SPD乙B"信号都为"1"，此时UART与RS-232电平转换芯片的连通关系为UART_A连通TCR_A，并通过TCR_A连接到端口RJ45_A;UART_B连通TCR_B，并通过TCR_B连接到端口RJ45_B。2、当控制CPLD使"CPLD-SPD乙A"为"1"，"CPLD-SPD乙B"为"0"时，UART与RS-232电平转换芯片的连通关系为UART_A连通TCR_A，并通过TCR_A连接到端口RJ45_A;UART_B连通TCR_A，并通过TCR_A连接到端口RJ45_A。这种情况下，可以实现UART_A和UART_B复用在RJ45_A端口，S卩UART_A，和UART_B都使用TCR_A，从而可以实现在RJ45_B端口的TCR_B芯片损坏后，通过RJ45_A来替代其功能。3、当控制CPLD使"CPLD-SPDT—A"为"0"，"CPLD-SPDT—B"为"1"时，UART与RS-232电平转换芯片的连通关系为UART_A连通TCR_B，并通过TCR_B连接到端口RJ45_B;UART_B连通TCR_B，并通过TCR_B连接到端口RJ45_B。这种情况下，可以实现UART_A和UART_B复用在RJ45_B端口，即UART_A和UART_B都使用TCR_B，从而可以实现在RJ45_A端口的TCR_A芯片损坏后，通过RJ45_B来替代其功能。使用硬件开关方案时，通过SW_A2来控制SPDT_A，通过SW_B2来控制SPDT_B，具体可以通过使用直流电平和跳线帽将逻辑电平上拉为高电平或低电平来实现，直流电平、SW_Al、SW_A2和跳线帽共同组成硬件开关。1、使用跳线帽接通SW—A2的针孔PIN1和PIN2，将使SPD乙A上拉为高电平，即逻辑电平"l"，此时UART与RS-232电平转换芯片的连通关系为UART_A连通TCR_A，并通过TCR_A连接到端口RJ45_A。2、若使用跳线帽接通SW—A2的针孔PIN2和PIN3，将使SPDT_A下拉为低电平，即逻辑电平"0"，此时UART与RS-232电平转换芯片的连通关系为UART_A连通TCR_B，并通过TCR_B连接到端口RJ45_B。这种情况下可以实现在RJ45_A端口的TCR_A芯片损坏后，通过RJ45_B来替代其功能。3、若使用跳线帽接通SW—B2的针孔PIN1和PIN2，将使SPD乙B上拉为高电平，即逻辑电平"l"，此时UART与RS-232电平转换芯片的连通关系为UART_B连通TCR_B，并通过TCR_B连接到端口RJ45_B。4、若使用跳线帽接通SW—B2的针孔PIN2和PIN3，将使SPDT_B下拉为低电平，即逻辑电平"O"，此时UART与RS-232电平转换芯片的连通关系为UART_B连通TCR_A，并通过TCR_A连接到端口RJ45_A。这种情况下可以实现在RJ45_B端口的TCR_B芯片损坏后，通过RJ45_A来替代其功能。图10给出了控制SPDT的硬件开关示意图，如图所示，SW_A1和SW_A2是常用的排针。SW_A1由两个针孔(PIN)组成，SW_A2由三个针孔(PIN)组成。CPLD—SPD乙A是由CPLD驱动的软件控制信号，用于在使用软件开关方案时控制SPDT导通方向。SPDT_A是SPDT的方向控制信号，通过SPDT_A的电平来控制单刀双掷开关的方向，例如当SPDT_A为电平"l"时，单刀双掷开关连通节点Al;当SPDT_A为电平"O"时，单刀双掷开关连通节点A2。在使用软件开关方案时，跳线帽插在SW_A1的两个针孔上，SW—A2上没有使用跳线帽，此时硬件开关关闭，SPDT_A由CPLD—SPD乙A直接控制，高电平或低电平由CPLD驱动输出。在使用硬件开关方案时，跳线帽插在SW_A2上，此时有两种情况(1)当跳线帽插在SW_A2的PIN1和PIN2上时，由于与直流电平连接，SPDT_A被强制上拉为高电平，即SPDT_A=1。(2)当跳线帽插在SW_A2的PIN2和PIN3上时，由于与GND连接，SPDT_A被强制下拉为低电平，即SPDT—A=0。SW_A1和SW_A2共用一个跳线帽，跳线帽只能用于SW_A1和SW_A2的其中一个。这样可以保证硬件开关使用时屏蔽软件开关，而软件开关使用时，则不使用硬件开关。图11给出了软硬件开关和端口复用状态说明。本发明的方案可以带来以下有益效果1、在热拔插等操作对一个串口造成损坏的情况下，可以使用另一个串口将损坏串口的业务/功能切换过来，屏蔽损坏的串口。2、使用开关芯片例如单刀双掷开关可以在UART和RS-232电平转换芯片之间起到了隔离作用。避免静电、浪涌电流对后级芯片的损坏。3、通过软硬件开关的方式，实现两种选择机制，并且硬件开关的优先级大于软件开关，可以用硬件开关屏蔽软件开关，使得在软件开关出现问题时使用硬件开关来进行控制。4、通过使用本发明的方案，在硬件设计时，也可以实现一种PCB的兼容性设计例如只使用一个RJ45端口，如在产品开发初期，做了2个RJ45端口，后续如果需要将Console/AUX复用，则不用改PCB板，直接将其中一个RS-232电平转换芯片和RJ45端口去掉即可，节约了改版费用。5、通过本发明的方案，可以将一个UART对两个或更多个RS-232电平转换芯片，同时也可以在RS-232电平转换芯片与RJ45端口之间加类似SPDT的硬件跳线开关，实现串口的快速修复工作，在实际使用过程中，串口损坏的绝大多数原因是由于RS-232电平转换芯片及其后级的保护电路损坏，如果直接跳开这一条损坏的电路，该端口也可很快恢复。具体在进行控制台Console、辅口AUX复用时，可以进行如下操作1、在电路原理图设计阶段，将UART芯片先定义好对应的功能，是用于Console，还是用于AUX，例如有两块UART芯片UART_A和UART_B，则可以为UART—A:对应ConsoleUAR乙B:对应AUX两块UART和两块RS-232电平转换芯片之间增加两块逻辑连通器件，并且每块逻辑连通器件都和UART_A，UART_B连接。这样做的好处是上层软件不需要做修改，对于其数据是属于Console还是AUX，不用上层软件区分，而是通过CPLD等逻辑芯片来做管理分配，CPLD只需要给一个上层软件接口即可。2、在电路原理图设计阶段，需要在CPLD等逻辑芯片上提供SPDT开关的软件控制信号CPLD_SPDT_A和CPLD_SPDT_B，即软件开关。并且定义好其状态和对应SPDT的控制逻辑。3、在电路原理图设计阶段，需要在软件开关之前增加一个SPDT的硬件开关，其功能不仅要在硬件上直接强制SPDT的状态，还要实现对软件开关的控制。所以要分两级设计，例如如图IO设计的硬件开关方案。4、在实际应用时，单板默认是由软件开关控制，通过在软件中增加相应的软件功能，实现软件控制端口的冗余、复用功能。5、在实际应用时，若要使用硬件开关控制，如端口出现损坏的情况下，则需要打开机箱，将跳线帽插到对应的硬件开关控制的位置。利用SPDT等开关器件做串口的多路冗余或复用可以看作本发明的延伸，均在本专利保护范围之内。最后本发明提供了一种设备，图12给出了本发明一种设备实施例示意图，所述设备包括上述装置实施例一或装置实施例二所述的任一装置。所述设备可以为交换机、路由器、个人计算机PC或具有串口的任意设备。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。9权利要求一种端口复用方法，其特征在于，所述方法包括逻辑连接器件通过逻辑电平控制通用异步接收/发送装置UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系；所述UART通过逻辑连接器件与一个或多个RS-232电平转换芯片连接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过硬件开关或软件开关控制所述逻辑电平。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过硬件开关控制逻辑电平具体为通过直流电平和跳线帽将逻辑电平上拉为高电平或低电平。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过软件开关控制逻辑电平具体为通过可编程逻辑器件，给上层软件提供软件接口，来直接驱动逻辑电平为高电平或低电平。5.根据权利要求l-4所述的任一方法，其特征在于，所述逻辑连接器件为单刀多掷开关。6.—种端口复用装置，其特征在于，所述装置包括UART、RS-232电平转换芯片和逻辑连接器件；所述UART通过逻辑连接器件与一个或多个RS-232电平转换芯片连接；所述逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括硬件开关，与逻辑连接器连接，用于控制所述逻辑电平。8.根据权利要求7所述的装置，所述硬件开关具体用于通过直流电平和跳线帽将逻辑电平上拉为高电平或低电平。9.根据权利要求6-8所述的任一装置，其特征在于，所述逻辑连接器件为单刀多掷开关。10.—种包括权利要求6-9任一所述装置的设备。全文摘要本发明提供了一种端口复用方法、装置和设备。所述方法包括逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系；所述UART通过逻辑连接器件与一个或多个RS-232电平转换芯片连接。本发明使用逻辑连接器件通过逻辑电平控制UART与一个或多个RS-232电平转换芯片的连通关系，实现端口复用功能，并且在某个串口出现问题时，可以使用其它串口来代替出现问题的串口。文档编号H04L25/02GK101697531SQ20091023650公开日2010年4月21日申请日期2009年10月30日优先权日2009年10月30日发明者刘治毅申请人:北京星网锐捷网络技术有限公司;