CN102023957B - Usb接口模拟多串口传输数据的方法及usb复合设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种USB接口模拟多串口传输数据的方法及USB复合设备，涉及数据通讯领域。所述方法包括：在共用控制信息接口上按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息；其中预设编码方式中包含本次传输控制信息所对应模拟串口的标识信息；共用控制信息接口为USB接口的一对逻辑连接点EP；在每个数据接口上传输该模拟串口的数据信息；数据接口为所述USB接口中所述共用控制信息接口所占用EP外的一对EP。所述设备包括控制信息传输模块和数据信息传输模块。本发明公开的USB接口模拟多串口传输数据的方法及USB复合设备使得USB接口模拟多串口时，占用较少的EP资源，能够虚拟更多的串口。

Description

USB接口模拟多串口传输数据的方法及USB复合设备

技术领域

本发明涉及数据通讯领域，特别涉及一种USB接口模拟多串口传输数据的方法及USB复合设备。

背景技术

串口曾经有着十分广泛的应用，最为常见的是采用DB9接口形式请参见表1：

表1

对于USB设备而言，每个USB设备会有一个或者多个EP(endpoint，逻辑连接点)在里面，每个EP通常有四种数据传送方式：控制(Control)传输方式、同步(isochronous)传输方式、中断(interrupt)传输方式和批量(bulk)传输方式。

对于同样性质的一组EP的组合通常叫做IF(interface，接口)，如果一个USB设备包含不止一个IF就可以称之为USB复合设备(composite device)。

随着USB接口的兴起，一些计算机等设备已经不再提供串口(也叫COM口)的硬件接口，然而很多软件是基于串口进行数据通讯的，于是便出现了利用USB接口虚拟串口的解决方案。

现有技术中，利用USB接口模拟串口的方法具体为：使用一对EP通过批量传输方式模拟串口RXD、TXD针脚的电平状态，即模拟传输RXD、TXD针脚的数据信息；使用另外一对EP采用中断传输方式传递除RXD、TXD外其它针脚的电平状态，即模拟传输除RXD、TXD外针脚的控制信息。也就是说，现有技术中，模拟一个串口需要一个包含4个EP的IF。

参见图1，假设一个USB复合设备有14个EP资源(不包括USB协议规范有特殊定义的EP0)。可使用EP1-EP4、EP5-EP8、EP9-EP12分别组成3个IF，即分别虚拟出3个串口。其中串口与IF之间的每条连线称为一个PIPE(管道)，占用USB复合设备的一个EP资源，图1中粗线表示的PIPE用来传输RXD、TXD针脚的控制信息，细线表示的PIPE用来传输除RXD、TXD外针脚的控制信息。此时该USB复合设备可以模拟3个串口，EP13、EP14浪费。

在实施本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的USB接口模拟多串口时，由于USB复合设备的EP资源是有限的，虚拟一个功能比较全面的串口占用EP资源过多，导致可虚拟串口数目受限。

发明内容

本发明提供一种USB接口模拟多串口的方法及USB复合设备，以解决由于现有USB接口模拟多串口时占用EP资源过多而导致可虚拟串口数目受限的问题。

一方面，提供一种USB接口模拟多串口传输数据的方法，包括：

在共用控制信息接口上按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息；所述预设编码方式中包含本次传输控制信息所对应模拟串口的标识信息；所述共用控制信息接口为所述USB接口除逻辑连接点EP0外的一对EP；和

在每个数据接口上传输该模拟串口的数据信息；所述数据接口为所述USB接口中所述共用控制信息接口所占用EP和EP0外的一对EP。

在共用控制信息接口上采用中断传输方式按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息包括：

对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理；

在共用控制信息接口上采用中断传输方式传输经编码处理的控制信息。

对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理包括：

设置多个串口信息描述字节，分别用所述串口信息描述字节标识本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号。

所述串口信息描述字节包括：模拟串口编号描述字段、RI针脚控制信息描述字段、DCD针脚控制信息描述字段、DSR针脚控制信息描述字段、DTR针脚控制信息描述字段、CTS针脚控制信息描述字段和RTS针脚控制信息描述字段。

另一方面，提供一种USB复合设备，包括：

控制信息传输模块，用于在共用控制信息接口上按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息；所述预设编码方式中包含本次传输控制信息所对应模拟串口的标识信息；所述共用控制信息接口为所述USB接口除逻辑连接点EP0外的一对EP；

数据信息传输模块，用于在每个数据接口上传输该模拟串口的数据信息；所述数据接口为所述USB接口中所述共用控制信息接口所占用EP和EP0外的一对EP。

所述控制信息传输模块包括：

编码单元，用于对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理；和

中断传输单元，用于在共用控制信息接口上采用中断传输方式传输经所述编码单元编码处理的控制信息。

所述编码单元具体为字节描述编码单元，用于设置多个串口信息描述字节，分别用所述串口信息描述字节标识本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号。

所述串口信息描述字节包括：模拟串口编号描述字段、RI针脚控制信息描述字段、DCD针脚控制信息描述字段、DSR针脚控制信息描述字段、DTR针脚控制信息描述字段、CTS针脚控制信息描述字段和RTS针脚控制信息描述字段。

本发明提供的一种USB接口模拟多串口传输数据的方法及USB复合设备，有益效果是：用一对EP作为一个独立的共用控制信息接口，按照预设编码方式传输所有模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息，剩余EP中，每对EP作为一个数据接口，传输该模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息，从而使得USB接口模拟多串口时，占用较少的EP资源，能够虚拟更多的串口。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种USB接口模拟串口的示意图；

图2-1为本发明实施例提供的一种USB接口模拟多串口方法流程图；

图2-2为本发明实施例中在共用控制信息接口上传输各串口控制信息流程图；

图3为本发明实施例提供的一种USB接口模拟多串口方法的一个具体实例示意图；

图4为本发明实施例提供的一种USB复合设备的结构框图；

图5为本发明实施例中控制信息传输模块的结构框图。

具体实施方式

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。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

现有技术中，USB接口模拟多串口时，由于USB复合设备的EP资源是有限的，虚拟一个功能比较全面的串口占用EP资源过多，导致可虚拟串口数目受限，因此，本发明实施例提供一种USB接口模拟多串口传输数据的方法，用一对EP作为一个独立的共用控制信息接口，采用中断传输方式按照预设编码方式传输所有模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息，剩余EP中，每对EP作为一个数据接口，传输该模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息，从而使得USB接口模拟多串口时，占用较少的EP资源，能够虚拟更多的串口。

实施例一

参见图2，本发明实施例提供一种USB接口模拟多串口传输数据的方法，包括如下步骤：

S201：在共用控制信息接口上按照预设编码方式传输各模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息。

其中，所述预设编码方式中包含本次传输控制信息所对应模拟串口的标识信息。

所述共用控制信息接口为所述USB接口除逻辑连接点EP0外的一对EP。由于EP0为USB协议规范中有特殊定义，用作其它用途，与其它EP不同，不能用于虚拟串口。

其中，共用控制信息接口包含2个EP，中断传输方式和批量传输方式是EP的特性。一个共用控制信息接口内的各个EP可采用相同的传输方式，也可以采用不同的传输方式。优选的，采用中断传输方式传输各模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息。

S202：在每个数据接口上传输该模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息；其中，所述数据接口为所述USB接口中所述共用控制信息接口所占用EP和EP0外的一对EP。由于EP0为USB协议规范中有特殊定义，用作其它用途，与其它EP不同，不能用于虚拟串口

其中，每个数据接口包含2个EP，中断传输方式和批量传输方式是EP的特性。一个数据接口内的各个EP可采用相同的传输方式，也可以采用不同的传输方式。优选的，采用批量传输方式传输对应模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息。

在实际应用中，并不严格限制上述步骤的顺序，可以先执行步骤S202，再执行步骤S201，也可以步骤S201和骤S202一并执行。

由1对EP组成共用控制信息接口，在传输各模拟串口DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息时，其中1个EP用于接收，另外1个EP用于发送。

同样的，每个数据接口也是由1对EP组成的，在传输该模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息时，也是其中1个EP用于接收，另外1个EP用于发送。

中断传输方式，即当某模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS这6个针脚中某个针脚的电平状态发生变化时，便产生中断信号，进入中断处理程序，在中断处理中，传输该针脚的控制信息。由于USB接口的数据传输速度远远高于串口的数据传输速度，因此，完全可以采用中断传输方式实现在一对EP上传输所有模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息。

优选的，上述步骤S201在共用控制信息接口上按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息包括如下子步骤：

子步骤S2011：对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理；

子步骤S2012：在共用控制信息接口上传输经编码处理的控制信息。

上述子步骤S2011中，对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理可以有多种方法实现，本发明实施例中，优选的可以是：设置多个串口信息描述字节，分别用所述串口信息描述字节标识本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号。

其中，串口信息描述字节包括：模拟串口编号描述字段、RI针脚控制信息描述字段、DCD针脚控制信息描述字段、DSR针脚控制信息描述字段、DTR针脚控制信息描述字段、CTS针脚控制信息描述字段和RTS针脚控制信息描述字段。

优选的，模拟串口编号字段占用4bits、RI针脚控制信息描述字段占用1bit、DCD针脚控制信息描述字段占用1bit、DSR针脚控制信息描述字段占用1bit、DTR针脚控制信息描述字段占用1bit、CTS针脚控制信息描述字段占用1bit和RTS针脚控制信息描述字段占用1bit。

优选的，由于DSR针脚控制信息与DTR针脚控制信息是相对应的，CTS针脚控制信息与RTS针脚控制信息是相对应的。因此，对于发送和接收两种情况而言，DSR针脚控制信息和DTR针脚控制信息可以用相对应的一个描述字段进行标识，CTS针脚控制信息和RTS针脚控制信息可以用相对应的一个描述字段进行标识。

具体的，举例说明，可以用一个字节实现预设编码方式，其中选取4bit作为模拟串口编号描述字段，用于标识本次传输的控制信息所对应的模拟串口编号；剩余4bit用于标识本次传输的控制信息，其中：1bit用于描述RI针脚控制信息，1bit用于描述DCD针脚控制信息，1bit用于描述DSR/DTR针脚控制信息，1bit用于描述CTS/RTS针脚控制信息。

参见表2，其中B4～b7用于描述模拟串口编号，B3用于描述CTS/RTS针脚控制信息，B2用于描述DSR/DTR针脚控制信息，B1用于描述RI针脚控制信息，B0用于描述DCD针脚控制信息。

表2

其中，当本USB复用设备作为接收端时，接收到的串口信息描述字节中，B3用于描述CTS针脚控制信息，B2用于描述DSR针脚控制信息，详细的参见表3：

表3

当本USB复用设备作为发送端时，发送的串口信息描述字节中，B3用于描述RTS针脚控制信息，B2用于描述DTR针脚控制信息，详细的参见表4：

表4

本发明实施例提供的USB接口模拟多串口传输数据的方法中，通过读写共用控制信息接口传输的控制信息来驱动虚拟的各模拟串口。

本发明实施例提供的一种USB接口模拟多串口的方法，用一对EP作为一个独立的共用控制信息接口，按照预设编码方式传输所有模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息，剩余EP中，每对EP作为一个数据接口，传输该模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息，从而使得USB接口模拟多串口时，占用较少的EP资源，能够虚拟更多的串口。

实施例二

参见图3，为本发明实施例提供的一种USB接口模拟多串口传输数据方法的一个具体实例：

一个具有14个EP的USB复合设备，用EP1、EP2组成共用控制信息接口，即IF0；其余EP两个一组，这组EP只用于采用批量传输方式传输RXD、TXD针脚的数据信息，每组构成一个IF。则IF0与各个IF分别虚拟一个模拟串口，可见，本实施例中最多可模拟6个串口。利用EP1、EP2组成的共用控制信息接口(即IF0)采用中断传输方式按照预设编码方式来传输上述6个模拟串口DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息。同样的，本发明实施例中预设编码方式也可以具体采用如上述表2提供的格式。其中，通过读写IF0对应的虚拟设备传输的控制信息来驱动每个虚拟出来的各模拟串口，如图3中虚线所示。

本发明实施例提供的USB接口模拟多串口的方法的实例中，用一对EP作为一个独立的共用控制信息接口，采用中断传输方式按照预设编码方式传输所有模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息，剩余EP中，每对EP作为一个数据接口，采用批量传输方式传输该模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息，从而使得USB接口模拟多串口时，占用较少的EP资源，能够虚拟更多的串口。

实施例三

参见图4，本发明实施例提供一种USB复合设备，包括：

控制信息传输模块401，用于在共用控制信息接口上按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息；所述预设编码方式中包含本次传输控制信息所对应模拟串口的标识信息；所述共用控制信息接口为所述USB接口除逻辑连接点EP0外的一对EP。由于EP0为USB协议规范中有特殊定义，用作其它用途，与其它EP不同，不能用于虚拟串口

其中，共用控制信息接口包含2个EP，中断传输方式和批量传输方式是EP的特性。一个共用控制信息接口内的各个EP可采用相同的传输方式，也可以采用不同的传输方式。优选的，采用中断传输方式传输各模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息。

数据信息传输模块402，用于在每个数据接口上传输该模拟串口的数据信息；所述数据接口为所述USB接口中所述共用控制信息接口所占用EP和EP0外的一对EP。由于EP0为USB协议规范中有特殊定义，用作其它用途，与其它EP不同，不能用于虚拟串口

其中，每个数据接口包含2个EP，中断传输方式和批量传输方式是EP的特性。一个数据接口内的各个EP可采用相同的传输方式，也可以采用不同的传输方式。优选的，采用批量传输方式传输对应模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息。

其中，共用控制信息接口是由1对EP组成的，在传输各模拟串口DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息时，其中1个EP用于接收，另外1个EP用于发送。

同样的，每个数据接口也是由1对EP组成的，在传输该模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息时，也是其中1个EP用于接收，另外1个EP用于发送。

中断传输方式，即当某模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS这6个针脚中某个针脚的电平状态发生变化时，便产生中断信号，进入中断处理程序，在中断处理中，传输该针脚的控制信息。由于USB接口的数据传输速度远远高于串口的数据传输速度，因此，完全可以采用中断传输方式实现在一对EP上传输所有模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息。

参见图5，上述控制信息传输模块401包括：

编码单元501，用于对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理；和

中断传输单元502，用于在共用控制信息接口上传输经所述编码单元501编码处理的控制信息。

所述编码单元可以有多种实现方式，本发明实施例中，所述编码单元具体为字节描述编码单元，用于设置多个串口信息描述字节，分别用所述串口信息描述字节标识本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号。

其中，所述串口信息描述字节包括：模拟串口编号描述字段、RI针脚控制信息描述字段、DCD针脚控制信息描述字段、DSR针脚控制信息描述字段、DTR针脚控制信息描述字段、CTS针脚控制信息描述字段和RTS针脚控制信息描述字段。

优选的，模拟串口编号字段占用4bits、RI针脚控制信息描述字段占用1bit、DCD针脚控制信息描述字段占用1bit、DSR针脚控制信息描述字段占用1bit、DTR针脚控制信息描述字段占用1bit、CTS针脚控制信息描述字段占用1bit和RTS针脚控制信息描述字段占用1bit。

优选的，由于DSR针脚控制信息与DTR针脚控制信息是相对应的，CTS针脚控制信息与RTS针脚控制信息是相对应的。因此对于发送和接收两种情况而言，DSR针脚控制信息和DTR针脚控制信息可以用相对应的一个描述字段进行标识，CTS针脚控制信息和RTS针脚控制信息也可以用相对应的一个描述字段进行标识。

具体的，举例说明，可以用一个字节实现预设编码方式，其中选取4bit作为模拟串口编号描述字段，用于标识本次传输的控制信息所对应的模拟串口编号；剩余4bit用于标识本次传输的控制信息，其中：1bit用于描述RI针脚控制信息，1bit用于描述DCD针脚控制信息，1bit用于描述DSR/DTR针脚控制信息，1bit用于描述CTS/RTS针脚控制信息。比如，其编码方式可以具体采用如上述表2-表4提供的格式。

本发明实施例提供的USB复用设备中，通过读写共用控制信息接口传输的控制信息驱动虚拟出来的各模拟串口。

本发明实施例提供的一种USB复用设备，用一对EP作为一个独立的共用控制信息接口，按照预设编码方式传输所有模拟串口的DCD、DTR、DSR、RTS、RI、CTS针脚的控制信息，剩余EP中，每对EP作为一个数据接口，传输该模拟串口的RXD、TXD针脚的数据信息，从而使得USB接口模拟多串口时，占用较少的EP资源，能够虚拟更多的串口。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括若干指令用以执行本发明各个实施例所述的方法。这里所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种USB接口模拟多串口传输数据的方法，其特征在于，包括：

在共用控制信息接口上采用中断传输方式按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息；所述预设编码方式中包含本次传输控制信息所对应模拟串口的标识信息；所述共用控制信息接口为所述USB接口除逻辑连接点EP0外的一对EP；和

在每个数据接口上传输该模拟串口的数据信息；所述数据接口为所述USB接口中所述共用控制信息接口所占用EP和EP0外的一对EP。

2.根据权利要求1所述USB接口模拟多串口传输数据的方法，其特征在于，在共用控制信息接口上采用中断传输方式按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息包括：

对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理；

在共用控制信息接口上采用中断传输方式传输经编码处理的控制信息。

3.根据权利要求2所述USB接口模拟多串口传输数据的方法，其特征在于，对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理包括：

设置多个串口信息描述字节，分别用所述串口信息描述字节标识本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号。

4.根据权利要求3所述USB接口模拟多串口传输数据的方法，其特征在于，所述串口信息描述字节包括：模拟串口编号字段、RI针脚控制信息描述字段、DCD针脚控制信息描述字段、DSR针脚控制信息描述字段、DTR针脚控制信息描述字段、CTS针脚控制信息描述字段和RTS针脚控制信息描述字段。

5.一种USB复合设备，其特征在于，包括：

控制信息传输模块，用于在共用控制信息接口上采用中断传输方式按照预设编码方式传输各模拟串口的控制信息；所述预设编码方式中包含本次传输控制信息所对应模拟串口的标识信息；所述共用控制信息接口为所述USB接口除逻辑连接点EP0外的一对EP；

数据信息传输模块，用于在每个数据接口上传输该模拟串口的数据信息；所述数据接口为所述USB接口中所述共用控制信息接口所占用EP和EP0外的一对EP。

6.根据权利要求5所述USB复合设备，其特征在于，所述控制信息传输模块包括：

编码单元，用于对本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号进行编码处理；和

中断传输单元，用于在共用控制信息接口上采用中断传输方式传输经所述编码单元编码处理的控制信息。

7.根据权利要求6所述USB复合设备，其特征在于，所述编码单元具体为字节描述编码单元，用于设置多个串口信息描述字节，分别用所述串口信息描述字节标识本次传输的控制信息，及该控制信息对应的模拟串口编号。

8.根据权利要求7所述USB复合设备，其特征在于，所述串口信息描述字节包括：模拟串口编号描述字段、RI针脚控制信息描述字段、DCD针脚控制信息描述字段、DSR针脚控制信息描述字段、DTR针脚控制信息描述字段、CTS针脚控制信息描述字段和RTS针脚控制信息描述字段。

Images