一种USB总线与PC104总线的协议转换方法及协议转换器与流程

一种usb总线与pc104总线的协议转换方法及协议转换器
技术领域
1.本发明涉及协议转换技术领域，具体涉及一种usb总线与pc104总线的协议转换方法及协议转换器。


背景技术：

2.pc104是一种工业计算机总线标准，由于其独特的堆叠式连接方式、高可靠性、高扩展性和低功耗的优点以及其对于pc软件的高兼容性，许多应用系统的硬件板卡都采用了pc104总线接口，这使得pc104总线在在军用及工业领域得到了广泛的使用。但由于pc104的针孔契合度和其庞大的引脚数量，对采用pc104的硬件而言，造成了测试和维护时巨大的拆卸工作量，十分不便。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：一种usb总线与pc104总线的协议转换方法及协议转换器，能方便的对pc104设备进行测试和维护。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：一种usb总线与pc104总线的协议转换方法，包括以下步骤：
5.步骤s1、判断是usb总线请求还是pc104总线请求，若是usb总线请求则执行步骤s2，若是pc104总线请求则执行步骤s3；
6.步骤s2、接收通过多个usb总线接口传输的usb总线数据包，并将usb总线数据包转换成pc104总线数据包，协议转换器将pc104总线数据包经pc104总线发送给pc104总线终端。
7.步骤s3、接收经pc104总线接口传输的pc104总线数据包，并将pc104总线数据包转换成usb总线数据包并将usb总线数据包通过多个usb总线接口传输至usb总线终端。
8.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：一种usb总线与pc104总线的协议转换器，包括faga主控电路、用于与外部的pc104总线终端连接的pc104总线接口和多个用于与外部的usb总线终端连接的usb总线接口，所述faga主控电路分别电连接pc104总线接口和各个usb总线接口，所述faga主控电路包括存储在faga主控电路上并可在faga主控电路上运行的计算机程序，所述计算机程序被faga主控电路运行时执行以下步骤：
9.步骤s1、判断是usb总线请求还是pc104总线请求，若是usb总线请求则执行步骤s2，若是pc104总线请求则执行步骤s3；
10.步骤s2、接收通过多个usb总线接口传输的usb总线数据包，并将usb总线数据包转换成pc104总线数据包，协议转换器将pc104总线数据包经pc104总线发送给pc104总线终端。
11.步骤s3、接收经pc104总线接口传输的pc104总线数据包，并将pc104总线数据包转换成usb总线数据包并将usb总线数据包通过多个usb总线接口传输至usb总线终端。
12.本发明的有益效果在于：一种usb总线与pc104总线的协议转换方法及转换器，通过usb总线即插即用与计算机进行通信，从而无需拆卸硬件卡就能实现对pc104设备硬件的测试与故障诊断，具有极大的使利性，该转换器作为功能测试板卡使用可以让系统既拥有usb设备能够即插即用热插拔的优点又具有pc104总线设备的高可靠性和高扩展性，并通过设置多个usb总线接口，将usb总线数据包分割发送的方法，提高了usb总线传输的效率，使usb总线效率接近pc104总线的传输效率，提高协议转换器整体的转换效率。
附图说明
13.图1为本发明实施例的一种usb总线与pc104总线的协议转换方法的流程图；
14.图2为本发明实施例的一种usb总线与pc104总线的协议转换方法中串行转并行的流程图；
15.图3为本发明实施例的一种usb总线与pc104总线的协议转换方法中并行转串行的流程图；
16.图4为本发明实施例的一种usb总线与pc104总线的协议转换器的结构示意框图；
17.图5为本发明实施例涉及的电源电路中选择电路的电路示意图；
18.图6为本发明实施例涉及的电源电路中电压转换电路的电路示意图。
具体实施方式
19.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
20.请参照图1-图3，本发明实施例提供了一种usb总线与pc104总线的协议转换方法，包括以下步骤：
21.步骤s1、判断是usb总线请求还是pc104总线请求，若是usb总线请求则执行步骤s2，若是pc104总线请求则执行步骤s3；
22.步骤s2、接收通过多个usb总线接口传输的usb总线数据包，并将usb总线数据包转换成pc104总线数据包，协议转换器将pc104总线数据包经pc104总线发送给pc104总线终端。
23.步骤s3、接收经pc104总线接口传输的pc104总线数据包，并将pc104总线数据包转换成usb总线数据包并将usb总线数据包通过多个usb总线接口传输至usb总线终端。
24.由上述描述可知，本发明的有益效果在于：一种usb总线与pc104总线的协议转换方法，通过usb总线即插即用与计算机进行通信，从而无需拆卸硬件卡就能实现对pc104设备硬件的测试与故障诊断，具有极大的使利性，该转换器作为功能测试板卡使用可以让系统既拥有usb设备能够即插即用热插拔的优点又具有pc104总线设备的高可靠性和高扩展性，并通过设置多个usb总线接口，将usb总线数据包分割发送的方法，提高了usb总线传输的效率，使usb总线效率接近pc104总线的传输效率，提高协议转换器整体的转换效率。
25.进一步地，
26.所述步骤s2中，接受通过多个usb总线接口传输的usb总线数据包具体是：
27.接收经各个usb总线传输的多份usb传输数据，将所述多份usb传输数据重组成usb总线数据包，所述usb传输数据由usb总线终端将usb总线数据包分割得到；
28.在所述步骤s3中，所述将usb总线数据包通过多个usb总线接口传输至usb总线终端具体是：
29.将usb总线数据包分割成多份usb传输数据，各份所述usb总线传输数据通过单独的usb总线接口传输至usb总线终端。
30.由上述描述可知，通过在将usb总线数据包分割成多份，每份通过单独的usb总线接口传输的方式，实现了将一个usb总线数据包由多个usb总线接口传输，提高了usb总线终端与协议转换器之间的传输效率。
31.进一步地，所述步骤s2具体包括：
32.步骤s21、接收经各个usb总线传输的多份usb传输数据，所述usb传输数据包括识别码，所述usb传输数据由usb总线终端将usb总线数据包分割成多份并加上识别码得到；
33.步骤s22、根据识别码将各份所述usb总线传输数据还原成usb总线数据包；
34.步骤s23、解析usb总线数据包并转换成pc104总线数据包；
35.步骤s24、将pc104总线数据包经pc104总线接口发送至pc104总线终端；
36.所述步骤s3具体包括：
37.步骤s31、接收经pc104总线接口传输的pc104总线数据包；
38.步骤s32、将pc104总线数据包存储在存储器里，并根据并转串技术将pc104总线数据转换成usb总线数据包；
39.步骤s33、将usb总线数据包分割成多份usb总线传输数据，在每份所述usb总线传输数据上加上识别码，各份所述usb总线传输数据通过单独的usb总线接口传输至usb总线终端。
40.由上述描述可知，通过在分割的usb总线数据包上增加识别码的方式，实现了usb总线数据包的分割和重组，且该重组方式步骤简单且易于实现。
41.进一步地，所述步骤s22还包括：
42.在usb总线传输数据尚未全部传输完成时，将已传输的usb总线传输数据转换成并行格式进行存储。
43.由上述描述可知，在传输完成前先将部分已传输的usb总线传输数据转换成并行格式进行存储，能提高后续的转换速度。
44.请参照图1-图4，一种usb总线与pc104总线的协议转换器，包括faga主控电路、用于与外部的pc104总线终端连接的pc104总线接口和多个用于与外部的usb总线终端连接的usb总线接口，所述faga主控电路分别电连接pc104总线接口和各个usb总线接口，所述faga主控电路包括存储在faga主控电路上并可在faga主控电路上运行的计算机程序，所述计算机程序被faga主控电路运行时执行以下步骤：
45.步骤s1、判断是usb总线请求还是pc104总线请求，若是usb总线请求则执行步骤s2，若是pc104总线请求则执行步骤s3；
46.步骤s2、接收通过多个usb总线接口传输的usb总线数据包，并将usb总线数据包转换成pc104总线数据包，协议转换器将pc104总线数据包经pc104总线发送给pc104总线终端。
47.步骤s3、接收经pc104总线接口传输的pc104总线数据包，并将pc104总线数据包转换成usb总线数据包并将usb总线数据包通过多个usb总线接口传输至usb总线终端。
48.由上述描述可知，本发明的有益效果在于：一种usb总线与pc104总线的协议转换器，通过usb总线即插即用与计算机进行通信，从而无需拆卸硬件卡就能实现对pc104设备硬件的测试与故障诊断，具有极大的使利性，该转换器作为功能测试板卡使用可以让系统既拥有usb设备能够即插即用热插拔的优点又具有pc104总线设备的高可靠性和高扩展性，并通过设置多个usb总线接口，将usb总线数据包分割发送的方法，提高了usb总线传输的效率，使usb总线效率接近pc104总线的传输效率，提高协议转换器整体的转换效率。
49.进一步地，
50.所述步骤s2中，接受通过多个usb总线接口传输的usb总线数据包具体是：
51.接收经各个usb总线传输的多份usb传输数据，将所述多份usb传输数据重组成usb总线数据包，所述usb传输数据由usb总线终端将usb总线数据包分割得到；
52.在所述步骤s3中，所述将usb总线数据包通过多个usb总线接口传输至usb总线终端具体是：
53.将usb总线数据包分割成多份usb传输数据，各份所述usb总线传输数据通过单独的usb总线接口传输至usb总线终端。
54.由上述描述可知，通过在将usb总线数据包分割成多份，每份通过单独的usb总线接口传输的方式，实现了将一个usb总线数据包由多个usb总线接口传输，提高了usb总线终端与协议转换器之间的传输效率。
55.进一步地，所述步骤s2具体包括：
56.步骤s21、接收经各个usb总线传输的多份usb传输数据，所述usb传输数据包括识别码，所述usb传输数据由usb总线终端将usb总线数据包分割成多份并加上识别码得到；
57.步骤s22、根据识别码将各份所述usb总线传输数据还原成usb总线数据包；
58.步骤s23、解析usb总线数据包并转换成pc104总线数据包；
59.步骤s24、将pc104总线数据包经pc104总线接口发送至pc104总线终端；
60.所述步骤s3具体包括：
61.步骤s31、接收经pc104总线接口传输的pc104总线数据包；
62.步骤s32、将pc104总线数据包存储在存储器里，并根据并转串技术将pc104总线数据转换成usb总线数据包；
63.步骤s33、将usb总线数据包分割成多份usb总线传输数据，在每份所述usb总线传输数据上加上识别码，各份所述usb总线传输数据通过单独的usb总线接口传输至usb总线终端。
64.由上述描述可知，通过在分割的usb总线数据包上增加识别码的方式，实现了usb总线数据包的分割和重组，且该重组方式步骤简单且易于实现。
65.进一步地，所述步骤s22还包括：
66.在usb总线传输数据尚未全部传输完成时，将已传输的usb总线传输数据转换成并行格式进行存储。
67.由上述描述可知，在传输完成前先将部分已传输的usb总线传输数据转换成并行格式进行存储，能提高后续的转换速度。
68.本发明的一种usb总线与pc104总线的协议转换方法及协议转换器应用于建立usb总线终端和pc104总线终端之间的通信。
69.实施例一
70.请参照图1，本实施例的协议转换方法包括：
71.步骤s1、判断是usb总线请求还是pc104总线请求，若是usb总线请求则执行步骤s2，若是pc104总线请求则执行步骤s3；
72.步骤s2、接收通过多个usb总线接口传输的usb总线数据包，并将usb总线数据包转换成pc104总线数据包，协议转换器将pc104总线数据包经pc104总线发送给pc104总线终端。
73.步骤s2请参照图2，其具体包括：
74.步骤s21、接收经各个usb总线传输的多份usb传输数据，所述usb传输数据包括识别码，所述usb传输数据由usb总线终端将usb总线数据包分割成多份并加上识别码得到；
75.步骤s22、根据识别码将各份所述usb总线传输数据还原成usb总线数据包；
76.具体的，在usb总线传输数据尚未全部传输完成时，将已传输的usb总线传输数据转换成并行格式进行存储，以提高后续的转换效率，待usb总线传输数据全部传输完成，则将各个usb总线传输数据根据识别码进行重新排列存储。
77.步骤s23、解析usb总线数据包并转换成pc104总线数据包；
78.步骤s23具体包括：
79.步骤s231、根据usb总线数据包的命令字节，识别usb总线请求是写命令、读命令还是中断命令，若usb总线请求是写命令则执行步骤s232，若usb总线请求是读命令则执行步骤s233，若usb总线请求是中断命令则执行步骤s234。
80.具体的，本实施例中，usb总线数据包具命令字节指usb数据包的第2字节。
81.步骤s232、读取usb总线数据包的地址字节作为地址，读取usb总线数据包的数据字节作为写数据，根据地址和数据编写写命令的pc104总线数据包。
82.具体的，本实施例中，地址字节具体为usb数据包的第3字节和第4字节，数据字节指usb数据包第5字节及第5字节之后的字节。
83.步骤s233、读取usb总线数据包的地址字节作为地址，读取usb总线数据包的数据字节得到读取数据量，根据数据量准备好对应的内存缓冲区，根据地址和读取数据量编写读命令的pc104总线数据包。
84.步骤s234、读取usb总线数据包的控制字节，解析要进行的中断类型和中断操作，根据中断类型和中断操作准备好端口地址和要处理的中断数据，根据中断类型和中断数据编写对应的中断指令的pc104总线数据包。
85.步骤s24、将pc104总线数据包经pc104总线总线接口发送至pc104总线终端。
86.步骤s3、接收经pc104总线接口传输的pc104总线数据包，并将pc104总线数据包转换成usb总线数据包并将usb总线数据包通过多个usb总线接口传输至usb总线终端。
87.步骤s3请参照图3，其具体包括：
88.步骤s31、接收经pc104总线接口传输的pc104总线数据包；
89.步骤s32、将pc104总线数据包存储在存储器里，并根据并转串技术将pc104总线数据转换成usb总线数据包；
90.步骤s32具体包括：
91.步骤s321、根据pc104总线数据包的命令字节，识别pc104总线请求是写命令、读命
令还是中断命令，若pc104总线请求是写命令则执行步骤s322，若pc104总线总线请求是读命令则执行步骤s323，若pc104总线请求是中断命令则执行步骤s324。
92.本实施例中pc104总线数据包命令字节具体指代pc104总线数据包的第1字节。
93.步骤s322、读取pc104总线数据包的地址字节作为地址，读取pc104总线数据包的数据字节作为读取数据量；
94.根据地址和读取次数从pc104总线读取pc104总线数据并将读取的数据暂存在存储器中；
95.将存储器中暂存的pc104数据编写成写命令的usb数据包。
96.本实施例中，pc104总线数据包的地址字节具体指代pc104总线数据包的第2字节和第3字节，pc104总线数据包的数据字节具体指代pc104总线数据包的第4字节和第5字节。
97.步骤s323、读取读取pc104总线数据包的地址字节作为地址，读取pc104总线数据包的数据字节作为读取数据量，根据读取数据量准备好对应的内存缓冲区；
98.根据地址和读取数据量编写对应的读命令的usb数据包。
99.步骤324，读取pc104的控制字节，根据控制字节解析要执行的中断类型和中断操作；
100.根据中断类型和中断操作准备好对应的端口地址和中断数据；
101.根据中断类型和中断数据编写对应的中断命令的usb数据包。
102.步骤s33、将usb总线数据包分割成多份usb总线传输数据，在每份所述usb总线传输数据上加上识别码，各份所述usb总线传输数据通过单独的usb总线接口传输至usb总线终端。
103.实施例二
104.请参照图4，本实施例的协议转换器，其包括电源电路、pc104总线接口、faga(field-programmablegatearray，现场可编程门阵列)主控电路、mcu控制电路和多个usb总线接口，mcu控制电路电连接faga主控电路和各个usb总线接口，从而mcu控制电路实现对usb总线接口的收发，并将接受的数据按一定的格式送至faga电路中储存，faga主控电路电连接pc104总线接口，从而faga主控电路将usb总线接口发送的数据转换成pc104数据包并送到pc104总线上，并接口pc104总线接口的数据转换成usb总线接口的数据发送至mcu控制电路。
105.其中，faga主控电路包括存储在faga主控电路上并可在faga主控电路上运行的计算机程序，控制器执行计算机程序时实现上述实施例一的步骤。
106.mcu主控电路，其包括微处理器u3和存储芯片u1，微处理器u3分别电连接faga主控电路、存储芯片u1和各个usb电路，微处理器u3采用集成usb引擎的cy7c68013芯片，存储芯片u1具体采用24lc01芯片，以实现固件可在线编程。
107.电源电路如图5-6所示，其包括选择开关j3，选择开关j3的两个选择端分别电连接pc104总线接口的供电端和usb总线接口的供电端，公共端输入电压转换芯片u2的输入端，电压转换芯片u2的输出端分别电连接faga主控电路和usb控制电路，以为二者提供转换后的3.3v电压。根据实际的供电需求，当供电需求较大的时候采用pc104总线供电，当供电需求较小的时候采用usb总线供电，两种模式通过开关j3进行切换以满足不同的供电需求。
108.综上所述，本发明提供的一种usb总线与pc104总线的协议转换方法及转换器，通
过设置多个usb总线接口，将usb总线数据包分割发送的方法，提高了usb总线传输的效率，使usb总线效率接近pc104总线的传输效率，具体采用了usb总线和pc104总线，从而协议转换器实现pc104总线协议到usb总线协议的转换，通过usb总线即插即用与计算机进行通信，从而无需拆卸硬件卡就能实现硬件的测试与故障诊断，具有极大的使利性，该转换器作为功能测试板卡使用可以让系统既拥有usb设备能够即插即用热插拔的优点又具有pc104总线设备的高可靠性和高扩展性。
109.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。