一种数据传输装置及通信系统的制作方法

1.本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种数据传输装置及通信系统。


背景技术：

2.目前，随着通信领域的不断发展，越来越多的设备需要连接入网，设备之间的通信需求越来越高，例如在服务器、家电控制、自动化设备控制等领域一对多的通信的需求也越来越普遍，现有技术中，当主设备需要与多个从设备进行一对多的通信时，就需要根据从设备的数量，在主设备上设置等量的多个通信端口，以使主设备能够与每个从设备连接以完成一对多的通信，可见现有技术中一对多的通信方式占用了主设备更多的引脚资源，增加了电路的复杂度，使得设备总体结构越来越复杂。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种数据传输装置及通信系统，能够在不增加外围电路硬件设计的情况下就可以实现主设备与多个从设备之间的一对多通信，节约了主设备的引脚资源，降低了硬件电路设计的复杂度。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种数据传输装置，包括仲裁器、第一通信端口、缓存模块及n个第二通信端口，n为不小于1的整数；所述第一通信端口与主设备连接，n个所述第二通信端口一一对应与n个从设备连接，所述仲裁器通过外围总线与所述主设备连接；
5.所述缓存模块用于对所述主设备和目标从设备之间待传输的数据进行缓存；
6.所述仲裁器用于根据所述主设备通过所述外围总线发送的配置指令确定数据传输方式及所述目标从设备，从所述缓存模块中获取数据并根据所述数据传输方式在所述主设备与所述目标从设备之间进行所述数据的传输，所述数据传输方式包括发送传输方式和接收传输方式。
7.优选的，还包括时钟计数值产生模块，所述配置指令还包括时钟计数值指令；
8.所述时钟计数值产生模块与所述外围总线连接，所述时钟计数值产生模块用于根据所述主设备通过所述外围总线发送的时钟计数值指令产生相应的时钟计数值；
9.从所述缓存模块中获取数据并根据所述数据传输方式在所述主设备与所述目标从设备之间进行所述数据的传输，包括：
10.从所述缓存模块中获取数据并根据所述数据传输方式及所述时钟计数值在所述主设备与所述目标从设备之间进行所述数据的传输。
11.优选的，所述缓存模块包括第一子缓存模块和n个第二子缓存模块，所述第一子缓存模块分别与所述第一通信端口和所述仲裁器连接，各个所述第二子缓存模块分别与所述仲裁器和各自对应的第二通信端口连接。
12.优选的，所述数据传输模块还包括：
13.分别与n个第二子缓存模块一一对应连接的n个第二通信端口状态模块，用于采集
n个所述第二子缓存模块的缓存空间信息，并将所述缓存空间信息通过所述外围总线发送至所述主设备，以便所述主设备基于所述缓存空间信息来判定是否继续与相应的从设备通信。
14.优选的，所述数据传输装置为fpga。
15.优选的，所述外围总线为apb总线。
16.优选的，在所述数据传输方式为发送传输方式时：
17.所述缓存模块用于对所述主设备发送至目标从设备的待传输的数据进行缓存；
18.所述仲裁器用于根据所述主设备通过所述外围总线发送的配置指令确定数据传输方式及所述目标从设备，从所述缓存模块中获取数据，并将所述数据传输至所述目标从设备。
19.优选的，在所述数据传输方式为接收传输方式时：
20.所述缓存模块用于对所述从设备发送至主设备的待传输的数据进行缓存；
21.所述仲裁器用于根据所述主设备通过所述外围总线发送的配置指令确定数据传输方式及目标从设备，从所述缓存模块中获取所述目标从设备的数据，并将所述目标从设备的数据传输至所述主设备。
22.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种通信系统，包括上述所述的数据传输装置，还包括主设备及n个从设备，所述主设备与所述数据传输装置中的所述第一通信端口连接，n个所述从设备与所述数据传输装置中的n个所述第二通信端口连接。
23.本发明提供了一种数据传输装置及通信系统，利用数据传输装置来连接主设备和多个从设备，主设备上只需要设置外围总线及一个通信端口与数据传输装置连接，数据传输装置上还设有多个通信端口与从设备连接，在不增加外围电路硬件设计的情况下就可以实现主设备与多个从设备之间的一对多通信，节约了主设备的引脚资源，降低了硬件电路设计的复杂度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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。
25.图1为本发明提供的一种数据传输装置的结构示意图。
具体实施方式
26.本发明的核心是提供一种数据传输装置及通信系统，能够在不增加外围电路硬件设计的情况下就可以实现主设备与多个从设备之间的一对多通信，节约了主设备的引脚资源，减少了硬件设计。
27.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。
28.请参照图1，图1为本发明提供的一种数据传输装置的结构示意图，该数据传输装置包括仲裁器1、第一通信端口2、缓存模块3及n个第二通信端口4，n为不小于1的整数；第一通信端口1与主设备连接，n个第二通信端口4一一对应与n个从设备连接，仲裁器1通过外围总线5与主设备连接；
29.缓存模块3用于对主设备和目标从设备之间待传输的数据进行缓存；
30.仲裁器1用于根据主设备通过外围总线5发送的配置指令确定数据传输方式及目标从设备，从缓存模块3中获取数据并根据数据传输方式在主设备与目标从设备之间进行数据的传输，数据传输方式包括发送传输方式和接收传输方式。
31.现有技术中，随着通信领域的不断发展，越来越多的设备需要连接入网，服务器、家电控制、自动化设备控制等领域的一对多的通信需求也越来越多，而现有技术中，普遍使用uart(univerasl asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发传输器)来完成短距离的点对点通信，而标准的uart采用简单的一对一通信方式，随着外部uart从设备的数量不断增加，想要实现一对多的通信，就需要根据从设备的数量，在主设备上设置等量的通信端口，使得主设备能够与每个从设备连接，可见这种方式占用了主设备更多的引脚资源，增加了电路的复杂度，使得设备总体结构越来越复杂。
32.为解决该问题，本实施例中，提供了一种数据传输装置来完成主设备与多个从设备之间的一对多通信，主设备与数据传输装置上的第一通信端口2连接，各个从设备分别与各个第二通信端口4对应连接，考虑到数据传输过程中，需要有缓存器暂存主设备与从设备之间传输的数据，因此本方案还设置了缓存模块3，用于对主设备和目标从设备之间待传输的数据进行缓存。
33.具体的，当主设备需要与目标从设备进行数据通信时，会通过外围总线5发送配置指令，配置指令中包括了数据传输方式与目标从设备的信息，数据传输装置中的仲裁器1根据配置指令即可确定主设备当前是想接收数据还是发送数据以及主设备想要通信的目标从设备，然后仲裁器1就可以使主设备与目标从设备之间进行数据的传输。可见，通过数据传输装置，主设备只需要一个通信端口及外围总线与数据传输装置连接就可以完成主从设备之间的一对多通信，节约了主设备的引脚资源，减少了硬件设计。
34.综上，本发明提供了一种数据传输装置及通信系统，利用数据传输装置来连接主设备和多个从设备，主设备上只需要设置外围总线及一个通信端口与数据传输装置连接，数据传输装置上还设有多个通信端口与从设备连接，在不增加外围电路硬件设计的情况下就可以实现主设备与多个从设备之间的一对多通信，节约了主设备的引脚资源，降低了硬件电路设计的复杂度。
35.在上述实施例的基础上：
36.作为一种优选的实施例，还包括时钟计数值产生模块，配置指令还包括时钟计数值指令；
37.时钟计数值产生模块与外围总线5连接，时钟计数值产生模块用于根据主设备通过外围总线5发送的时钟计数值指令产生相应的时钟计数值；
38.从缓存模块3中获取数据并根据数据传输方式在主设备与目标从设备之间进行数据的传输，包括：
39.从缓存模块3中获取数据并根据数据传输方式及时钟计数值在主设备与目标从设
备之间进行数据的传输。
40.本实施例中，考虑到不同的从设备的数据传输波特率是不同的，因此本方案还设置了时钟数值产生模块，主设备发送的配置指令中还包括了时钟计数值指令，时钟计数值指令包括了当前需要通信的从设备的波特率及时钟频率，根据波特率及时钟频率即可计算出对应的时钟计数值，时钟计数值模块接收到主设备发送的时钟计数值指令后会产生相应的时钟计数值，然后使得主设备与目标从设备通信时根据该时钟计数值进行数据传输，使得主设备可以与不同波特率的从设备进行通信。
41.需要注意的是，这里的时钟数值产生模块也可以是n个，与n个从设备一一对应，即每个时钟数值产生模块只负责产生对应从设备的时钟计数值。
42.作为一种优选的实施例，缓存模块3包括第一子缓存模块和n个第二子缓存模块，第一子缓存模块分别与第一通信端口和仲裁器连接，各个第二子缓存模块分别与仲裁器1和各自对应的第二通信端口4连接。
43.本实施例中，缓存模块3包括第一子缓存模块和n个第二子缓存模块，第一子缓存模块用于缓存第一通信端口2的数据，各个第二子缓存模块用于缓存对应的第二通信端口4的数据。具体的，当主设备需要向目标从设备发送数据时，会将数据先缓存在第一子缓存模块中，仲裁器1确定目标从设备后，再将第一子缓存模块中的数据传输至对应的第二子缓存模块中，然后从设备再从该第二子缓存模块中接收数据；当主设备需要接收目标从设备发送的数据时，目标从设备会先将需要发送给主设备的数据发送至对应的第二子缓存模块，仲裁器1确定主设备需要接收数据的目标从设备后，将对应的第二子缓存模块中的数据发送至第一子缓存模块，然后主设备接收第一子缓存模块中的数据。提高了方案的可行性。
44.作为一种优选的实施例，数据传输模块还包括：
45.分别与n个第二子缓存模块一一对应连接的n个第二通信端口状态模块，用于采集n个第二子缓存模块的缓存空间信息，并将缓存空间信息通过外围总线发送至主设备，以便主设备基于缓存空间信息来判定是否继续与相应的从设备通信。
46.本实施例中，考虑到不同的从设备，其发送接收数据的速率是不同的，因此在数据传输的过程中有可能出现从设备的第二通信端口4的第二子缓存模块没有缓存空间的情况，因此本方案还包括n个第二通信端口状态模块，可以实时监控n个第二通信端口4的n个第二子缓存模块中的缓存空间信息，这里的缓存空间信息可以是一种表征缓存空间已满的信号，当主设备接收到该表征缓存空间已满的信号时，就不会继续发送数据至该从设备，防止数据丢失，增加了数据传输的可靠性。
47.作为一种优选的实施例，数据传输装置为fpga。
48.本实施例中，数据传输装置可以是fpga，fpga是包含可编程逻辑元件的集成电路，灵活性高、易于维护、方便移植，本方案通过利用fpga内部的硬件电路设计，实现了主从机之间的一对多通信，同时其内部模块化的代码也方便了不同主从机之间的移植。
49.作为一种优选的实施例，外围总线为apb总线。
50.本实施例中，外围总线可以是apb总线，apb总线功率较低，能耗较小，易于使用，且通过apb总线发送配置指令实现方式简易。
51.作为一种优选的实施例，在数据传输方式为发送传输方式时：
52.缓存模块3用于对主设备发送至目标从设备的待传输的数据进行缓存；
53.仲裁器1用于根据主设备通过外围总线5发送的配置指令确定数据传输方式及目标从设备，从缓存模块3中获取数据，并将数据传输至目标从设备。
54.本实施例中，当主设备需要向目标从设备发送数据时，主设备会先将待传输的数据发送至缓存模块3，仲裁器1根据主设备通过外围总线5发送的配置指令确定目标从设备及传输方式后，会将缓存模块3中的数据传输至对应的目标从设备中，实现方式简易。
55.作为一种优选的实施例，在所述数据传输方式为接收传输方式时：
56.缓存模块3用于对从设备发送至主设备的待传输的数据进行缓存；
57.仲裁器1用于根据主设备通过外围总线5发送的配置指令确定数据传输方式及目标从设备，从缓存模块3中获取目标从设备的数据，并将目标从设备的数据传输至主设备。
58.本实施例中，当主设备需要接收目标从设备发送的数据时，目标从设备会把需要发送至主设备的数据先发送至缓存模块3，主设备通过外围总线5发送配置指令至仲裁器1后，仲裁器1根据配置指令确定目标从设备及传输方式后，会从缓存模块3中获取目标从设备的数据并传输至主设备，实现方式简易。
59.本发明还提供了一种通信系统，包括上述的数据传输装置，还包括主设备及n个从设备，主设备与数据传输装置中的第一通信端口连接，n个从设备与数据传输装置中的n个第二通信端口连接。
60.对于本发明提供的一种通信系统的介绍请参照上述装置实施例，本发明在此不再赘述。
61.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
62.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。