CN110895501B - 串口切换方法及其*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种串口切换方法及其***。方法包括：***控制器件获取串口的片选指令，片选指令包括：目标输出通道的第一目标标识信息和目标输出模式的第二目标标识信息；***控制器件根据第一目标标识信息，确定目标输出通道；***控制器件将串口执行的输出通道切换至目标输出通道；***控制器件将第二目标标识信息发送至收发器芯片；收发器芯片根据第二目标标识信息，确定目标输出模式；收发器芯片将串口执行的输出模式切换至目标输出模式。本发明能够对串口的输出通道以及输出模式进行灵活的切换，可以在不更改外部连接且无需打开机箱的情况下通过软件切换串口的输出通道和输出模式，同时使用***控制器件编程，模块化操作，可移植性高。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种串口切换方法及其***。
背景技术
串口通信大量应用于各种生产生活、工业环境中，常用的串口通信模式有RS232、RS422、RS485，各种串口通信模式的使用都比较普遍，通常情况下每个串口的输出通道和输出模式都是固定的。生产厂家根据客户的实际需求，在设计产品时便设置好各个串口的输出通道和输出模式，即一个串口对应一个串口输出通道，一个串口输出通道对应一种串口输出模式。
因此，目前的串口切换方式不够灵活。一方面，串口的输出通道受硬件连接的限制，当某个串口出现硬件故障时，只能通过更改外部串口连接来选择新的输出通道；另一方面，当用户有其他串口模式需求，需要通过跳线帽进行串口通信模式的切换，然而在进行串口通信模式切换时则需要将机箱打开，换上跳线帽，切换过程比较复杂，使用起来环境适用性和灵活性都较差。
发明内容
本发明提供的串口切换方法及其***，能够对串口的输出通道以及输出模式进行灵活的切换，可以在不更改外部连接且无需打开机箱的情况下通过软件切换串口的输出通道和输出模式，同时使用***控制器件编程，模块化操作，可移植性高。
第一方面，本发明提供一种串口切换方法，包括：
***控制器件获取串口的片选指令，所述片选指令包括：目标输出通道的第一目标标识信息和目标输出模式的第二目标标识信息；
所述***控制器件根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道；
所述***控制器件将所述串口执行的输出通道切换至目标输出通道；
所述***控制器件将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片；
所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式；
所述收发器芯片将所述串口执行的输出模式切换至目标输出模式。
可选地，所述***控制器件将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片的步骤，包括：所述***控制器件将所述第二目标标识信息转换为新第二目标标识信息后发送至收发器芯片；
所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式的步骤，包括：
所述收发器芯片根据所述新第二目标标识信息，确定目标输出模式。
可选地，所述***控制器件根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道的步骤，包括：
所述***控制器件根据所述第一目标标识信息，以及输出通道的目标标识信息与输出通道的对应表，查询与所述第一目标标识信息对应的输出通道；
所述***控制器件将查询得到的输出通道作为目标输出通道。
可选地，所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式的步骤，包括：
所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，以及输出模式的目标标识信息与输出模式的对应表，查询与所述第二目标标识信息对应的输出模式；
所述收发器芯片将查询得到的输出模式作为目标输出模式。
可选地，所述***控制器件获取串口的片选指令的步骤，包括：
所述***控制器件从BIOS ROM中获取用户通过BIOS更改后的串口的片选指令。
第二方面，本发明还提供一种串口切换***，包括：
***控制器件，被配置为获取串口的片选指令，所述片选指令包括：目标输出通道的第一目标标识信息和目标输出模式的第二目标标识信息；根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道；将所述串口执行的输出通道切换至目标输出通道；将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片；
收发器芯片，被配置为根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式；将所述串口执行的输出模式切换至目标输出模式。
可选地，所述***控制器件进一步被配置为将所述第二目标标识信息转换为新第二目标标识信息后发送至收发器芯片；
所述收发器芯片进一步被配置为根据所述新第二目标标识信息，确定目标输出模式。
可选地，所述***控制器件进一步还被配置为根据所述第一目标标识信息，以及输出通道的目标标识信息与输出通道的对应表，查询与所述第一目标标识信息对应的输出通道；将查询得到的输出通道作为目标输出通道。
可选地，所述收发器芯片进一步还被配置为根据所述第二目标标识信息，以及输出模式的目标标识信息与输出模式的对应表，查询与所述第二目标标识信息对应的输出模式；将查询得到的输出模式作为目标输出模式。
可选地，所述***控制器件进一步还被配置为从BIOS ROM中获取用户通过BIOS更改后的串口的片选指令。
本发明实施例提供的串口切换方法及其***，能够对串口的输出通道以及输出模式进行灵活的切换，可以在不更改外部连接且无需打开机箱的情况下通过软件切换串口的输出通道和输出模式，同时使用***控制器件编程，模块化操作，可移植性高。
附图说明
图1为本申请实施例的串口切换方法的示意性流程图；
图2为本申请实施例的串口切换方法的示意性流程图；
图3为本申请实施例的串口切换***的连接关系示意图；
图4为本申请实施例的串口切换***的连接关系示意图；
图5为本申请实施例的串口实际接口与串口内部定义的输出通道的连接关系示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先，对本发明涉及的名词术语进行解释。
RS232：全称EIA-RS-232C标准(简称232，RS232)，是美国电子工业协会EIA(Electronic Industry Association)制定的一种串行数据通信接口标准，RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准，采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。
RS422：RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。
RS485：为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。
Super io：I/O芯片，负责提供串行、并行接口、软盘驱动器及键盘鼠标等控制接口。
FIFO：(First Input First Output)，即先进先出队列。
BIOS：(Basic Input Output System)，即基本输入输出***。
GPIO：(General Purpose Input Output)，即通用输入/输出接口。
FPGA:(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列,FPGA是并行执行的，它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的。
SP339：是多协议收发器芯片，可以实现串口的RS232/RS422/RS485不同模式的灵活切换。
在本发明中，所述***控制器件可以为ARM(Advanced RISC Machine)芯片、DSP(Digital Signal Processing)芯片或FPGA，在本申请实施例中以FPGA为例。
第一方面，本发明提供一种串口切换方法，参见图1，图1示出了根据本申请一实施例的串口切换方法的示意性流程图，所述串口切换方法包括以下步骤：
步骤S101：FPGA获取串口的片选指令，所述片选指令包括：目标输出通道的第一目标标识信息和目标输出模式的第二目标标识信息。
在一种可选的实施例中，所述FPGA获取串口的片选指令的步骤，包括：所述FPGA从BIOS ROM中获取用户通过BIOS更改后的串口的片选指令。
具体的，所述BIOS ROM中寄存有目标输出通道的第一目标标识信息和目标输出模式的第二目标标识信息，用户若想进行串口的输出通道和输出模式的切换，只需通过BIOS更改BIOS ROM中的片选指令即可。
步骤S102：所述FPGA根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道。
在一种可选的实施例中，所述FPGA根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道的步骤，包括：所述FPGA根据所述第一目标标识信息，以及输出通道的目标标识信息与输出通道的对应表，查询与所述第一目标标识信息对应的输出通道。
例如，所述串口的输出通道包括：COM1、COM2、COM3和COM4。所述BIOS ROM中包括：CONFIG1和CONFIG0两个寄存器，用于寄存输出通道的目标标识信息，且每个寄存器中均寄存有一位二进制数；所述第一目标标识信息为二位二进制数，其中所述串口的输出通道与目标标识信息的对应关系参见表1，表1示出了根据本申请一实施例的所述输出通道的目标标识信息与输出通道的对应表。
表1
在第一目标标识信息为00的情况下，查询得到的输出通道为COM1。
在第一目标标识信息为01的情况下，查询得到的输出通道为COM2。
在第一目标标识信息为10的情况下，查询得到的输出通道为COM3。
在第一目标标识信息为11的情况下，查询得到的输出通道为COM4。
如此当某个串口实际接口出现硬件故障时，可直接在BIOS中进行串口输出通道选择，即在COM1、COM2、COM3和COM4间进行切换，将所需串口通信模式切换至其他串口，保证通信的正常进行，可靠性高。
在一种可选的实施例中，所有的所述输出通道的目标标识信息为共同的一个目标标识信息，即所有的输出通道都设置为COM1，此时为了避免串口收发出现故障，串口只能承担单项发送任务。例如，广播***多个扬声器同时播放同一个声音信息。
步骤S103：所述FPGA将所述串口执行的输出通道切换至目标输出通道。
在一种可选的实施例中，所述FPGA将查询得到的输出通道作为目标输出通道。
步骤S104：所述FPGA将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片。
在一种可选的实施例中，所述FPGA将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片的步骤，包括：所述FPGA将所述第二目标标识信息转换为新第二目标标识信息后发送至收发器芯片。
所述收发芯片为SP339，由于BIOS的通信方式为SPI，而SP339不能进行SPI的通信方式，需要使用FPGA进行信息中转，以使转换后的片选指令能够对SP339的两个PIN脚进行高低电平操作。
步骤S105：所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式。
所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式的步骤，包括：所述收发器芯片根据所述新第二目标标识信息，确定目标输出模式。
由于BIOS的通信方式为SPI，而SP339不能进行SPI的通信方式，需要使用FPGA进行信息中转，因此所述新第二目标标识信息为所述第二目标标识信息经FPGA转换后的目标标识信息。
在一种可选的实施例中，所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式的步骤，包括：所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，以及输出模式的目标标识信息与输出模式的对应表，查询与所述第二目标标识信息对应的输出模式。
例如，所述串口的输出模式包括：RS232 LOOP BACK、RS232、RS422和RS485，其中所述RS232 LOOP BACK是TX-RX数据对传模式，能够判断发送接受数据的一致性，即是一种串口自测试的模式。
所述收发器芯片中包括：MODE1和MODE0两个寄存器，用于寄存输出模式的目标标识信息，且每个寄存器中均寄存有一位二进制数；所述第二目标标识信息为二位二进制数，其中所述串口的输出模式与目标标识信息的对应关系参见表2，表2示出了根据本申请一实施例的所述输出模式的目标标识信息与输出模式的对应表。
表2
在第二目标标识信息为00的情况下，查询得到的输出模式为RS232 LOOP BACK。
在第二目标标识信息为01的情况下，查询得到的输出模式为RS232。
在第二目标标识信息为10的情况下，查询得到的输出模式为RS485。
在第二目标标识信息为11的情况下，查询得到的输出模式为RS422。
如此在切换通道确定的情况下，可以通过收发器芯片实现串口在RS232 LOOPBACK、RS232、RS422和RS485不同输出模式间进行灵活的切换。
步骤S106：所述收发器芯片将所述串口执行的输出模式切换至目标输出模式。
在一种可选的实施例中，所述收发器芯片将查询得到的输出模式作为目标输出模式。
所述串口切换方法能够对串口的输出通道以及输出模式进行灵活的切换，可以在不更改外部连接且无需打开机箱的情况下通过软件切换串口的输出通道和输出模式，同时使用FPGA编程，模块化操作，可移植性高，切换过程更加灵活，选择更多，并且不容易出错。
第二方面，本发明还提供一种串口切换方法，参见图2，图2示出了根据本申请一实施例的串口切换方法的示意性流程图，所述串口切换方法包括以下步骤：
步骤S201：FPGA从BIOS ROM中获取用户通过BIOS更改后的串口的片选指令。
步骤S202：所述FPGA根据所述第一目标标识信息，以及输出通道的目标标识信息与输出通道的对应表，查询与所述第一目标标识信息对应的输出通道。
步骤S203：所述FPGA将查询得到的输出通道作为目标输出通道。
步骤S204：所述FPGA将所述第二目标标识信息转换为新第二目标标识信息后发送至收发器芯片。
步骤S205：所述收发器芯片根据所述新第二目标标识信息，以及输出模式的目标标识信息与输出模式的对应表，查询与所述新第二目标标识信息对应的输出模式。
步骤S206：所述收发器芯片将查询得到的输出模式作为目标输出模式。
所述串口切换方法能够根据第一目标标识信息和第二目标标识信息对串口的输出通道以及输出模式进行灵活的切换，可以在不更改外部连接且无需打开机箱的情况下通过软件切换串口的输出通道和输出模式，同时使用FPGA编程，模块化操作，可移植性高，切换过程更加灵活，选择更多，并且不容易出错。
第三方面，本发明还提供一种串口切换***，参见图3，图3示出了根据本申请一实施例的串口切换***的连接关系示意图，包括：FPGA，被配置为获取串口的片选指令，所述片选指令包括：目标输出通道的第一目标标识信息和目标输出模式的第二目标标识信息。根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道。将所述串口执行的输出通道切换至目标输出通道。将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片。
收发器芯片，被配置为根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式。将所述串口执行的输出模式切换至目标输出模式。
所述收发器芯片为SP339。
Super io，被配置为将串口信号输出给FPGA。
BIOS，被配置为将片选指令发送给FPGA。
所述串口切换***能够对串口的输出通道以及输出模式进行灵活的切换，可以在不更改外部连接且无需打开机箱的情况下通过软件切换串口的输出通道和输出模式，同时使用FPGA编程，模块化操作，可移植性高，切换过程更加灵活，选择更多，并且不容易出错。
在一种可选的实施例中，参见图4，图4示出了根据本申请一实施例的串口切换***的连接关系示意图，在所述串口切换***中，所述BIOS ROM通过连接CPU，CPU连接Superio，Super io连接FPGA，FPGA连接至少一个SP339，SP339外接符合工业标准的DB9P接口，如此提供了一种CPU+Super io&BIOS ROM+FPGA+SP339的复合型串口拓展硬件连接结构，以提高串口切换的灵活性。在本实施例中以COM1为例，参见表3，表3示出了根据本申请一实施例的COM1下复合型串口各引脚的定义表。其中，“x”表示PIN脚在对应的输出模式下未进行功能定义。
表3
PC直接利用Super io进行串口定义，Super io发出常规的输出模式信号。在本实施例中以RS232为例，RS232接口定义参见表4，表4示出了根据本申请一实施例的串口定义表。
表4
PC在进入操作***之前可以先进入BIOS***通过更改片选指令，进而更改FPGA的片选配置。具体的，在进入BIOS***更改片选指令后，BIOS ROM通过数据总线与FPGA进行数据传输，实现更改FPGA对输出通道的片选结果。
在一个可选的实施例中，参见图4和图5，图5示出了根据本申请一实施例的串口实际接口与串口内部定义的输出通道的连接关系示意图。其中，A、B、C和D为所述串口切换***中的四个串口实际接口；COM1、COM2、COM3和COM4为四种串口内部定义的输出通道，每个串口实际接口均与四种串口内部定义的输出通道连接，如此当某个串口实际接口出现硬件故障时，可直接在BIOS中进行串口输出通道选择，将所需串口通信模式切换至其他串口，保证通信的正常进行，可靠性高。
在一种可选的实施例中，所述FPGA进一步被配置为将所述第二目标标识信息转换为新第二目标标识信息后发送至收发器芯片。
所述收发器芯片进一步被配置为根据所述新第二目标标识信息，确定目标输出模式。
在一种可选的实施例中，所述FPGA进一步还被配置为根据所述第一目标标识信息，以及输出通道的目标标识信息与输出通道的对应表，查询与所述第一目标标识信息对应的输出通道。将查询得到的输出通道作为目标输出通道。
在一种可选的实施例中，所述收发器芯片进一步还被配置为根据所述第二目标标识信息，以及输出模式的目标标识信息与输出模式的对应表，查询与所述第二目标标识信息对应的输出模式。将查询得到的输出模式作为目标输出模式。
在一种可选的实施例中，所述FPGA进一步还被配置为从BIOS ROM中获取用户通过BIOS更改后的串口的片选指令。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种串口切换方法，其特征在于，包括：
***控制器件获取串口的片选指令，所述片选指令包括：目标输出通道的第一目标标识信息和目标输出模式的第二目标标识信息；所述***控制器件获取串口的片选指令的步骤包括：所述***控制器件从BIOS ROM中获取用户通过BIOS更改后的串口的片选指令；
所述***控制器件根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道；所述***控制器件根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道的步骤，包括：所述***控制器件根据所述第一目标标识信息，以及输出通道的目标标识信息与输出通道的对应表，查询与所述第一目标标识信息对应的输出通道；所述***控制器件将查询得到的输出通道作为目标输出通道；
所述***控制器件将所述串口执行的输出通道切换至目标输出通道；
所述***控制器件将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片；所述***控制器件将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片的步骤，包括：所述***控制器件将所述第二目标标识信息转换为新第二目标标识信息后发送至收发器芯片，所述第二目标标识信息无法对所述收发器芯片进行操作，所述新第二目标标识信息可对所述收发器芯片进行操作；
所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式；所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式的步骤，包括：所述收发器芯片根据所述新第二目标标识信息，确定目标输出模式；所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式的步骤，还包括：所述收发器芯片根据所述第二目标标识信息，以及输出模式的目标标识信息与输出模式的对应表，查询与所述第二目标标识信息对应的输出模式； 所述收发器芯片将查询得到的输出模式作为目标输出模式；
所述收发器芯片将所述串口执行的输出模式切换至目标输出模式。
2.一种串口切换***，其特征在于，包括：
***控制器件，被配置为获取串口的片选指令，所述片选指令包括：目标输出通道的第一目标标识信息和目标输出模式的第二目标标识信息；根据所述第一目标标识信息，确定目标输出通道；将所述串口执行的输出通道切换至目标输出通道；将所述第二目标标识信息发送至收发器芯片；所述***控制器件进一步还被配置为从BIOS ROM中获取用户通过BIOS更改后的串口的片选指令；所述***控制器件进一步被配置为将所述第二目标标识信息转换为新第二目标标识信息后发送至收发器芯片，所述第二目标标识信息无法对所述收发器芯片进行操作，所述新第二目标标识信息可对所述收发器芯片进行操作；所述***控制器件进一步还被配置为根据所述第一目标标识信息，以及输出通道的目标标识信息与输出通道的对应表，查询与所述第一目标标识信息对应的输出通道；将查询得到的输出通道作为目标输出通道；
收发器芯片，被配置为根据所述第二目标标识信息，确定目标输出模式；将所述串口执行的输出模式切换至目标输出模式；所述收发器芯片进一步被配置为根据所述新第二目标标识信息，确定目标输出模式；所述收发器芯片进一步还被配置为根据所述第二目标标识信息，以及输出模式的目标标识信息与输出模式的对应表，查询与所述第二目标标识信息对应的输出模式；将查询得到的输出模式作为目标输出模式。
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