一种使用UART实现PC控制MCU低速IO的设备系统的制作方法

一种使用uart实现pc控制mcu低速io的设备系统
技术领域
1.本实用新型涉及通信io设备控制技术，尤其是指一种使用uart实现pc控制mcu低速io的设备系统。


背景技术：

2.io设备通常是物理上相互独立的设备，它们一般通过通信总线(或电缆)与io控制器连接。最初的单总线架构将cpu、主存和io模块连接到同一组总线上，结构简单，易于扩充；传统三级总线架构，主存和cache通过主存总线传送数据，主存总线和扩展总线上的io设备之间传送数据通过扩展总线接口缓冲；多级总线架构。支持cpu、主存和多个io通道之间的数据传送，支持io通道和io控制器，以及io控制器和外设。
3.现有技术根据每类io外设的需求量，来确定各种低速io设备控制器的数量。包括规通用uart控制器在内，还需在intel cpu中集成尽可能多的gpio、i2c、spi、can等各类型的低速io控制器，并且需为上述各类io控制器开发专门的驱动程序。
4.现有技术存在下列问题：由于接口的不统一，需要在cpu中集成尽可能多的io控制器，会极大浪费逻辑资源；低速io一般需要开发专用的子驱动程序，若是外设设备发生变动，就意味着需重新编写驱动程序。


技术实现要素：

5.为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中pc控制mcu系统中通信机制复杂、软件开销大且由于接口的不统一造成逻辑资源浪费的问题，从而提供一种受海况影响小，最大程度上保证风电机组整体稳定性的简易型台车轴承更好装置的制造方法。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的一种使用uart实现pc控制mcu低速io的设备系统，包括：
7.上层模块，其包括终端pc u1，终端u1安装有支持uart通信协议的上位机；
8.底层模块，其是与上层模块交互的设备，包括多种外设设备，多种外设设备分别采用不同的低速io，包括采用gpio的外设设备，采用i2c总线的外设设备，采用spi总线的外设设备，采用can总线的工业can设备；
9.中间层模块，其设于上层模块与底层模块之间，其中的中间层模块内设有mcu u2，且中间层模块包括第一连接单元、多个第二连接单元和控制单元，且所述的第一连接单元为urat总线，包括标准的uart总线或虚拟的uart总线，其中的第一连接单元连接上层模块与中间层模块时，在上层模块和中间层模块中均不需要开发驱动程序，第一连接单元，与终端u1连接，用于传输第一数据；多个第二连接单元，分别与多种外设设备连接，用于传输第二数据；控制单元，用于接收第一数据和第二数据，并将第一数据转换为第二数据输出或将第二数据转换为第一数据输出。
10.在本实用新型的一个实施例中，所述的中间层模块中控制单元选控制芯片为英飞
凌tc397芯片。
11.在本实用新型的一个实施例中，所述的控制芯片中设置有用于与上层模块连接的uart接口，也设置有多个与底层模块连接的低速io接口，且在控制芯片中还设置有多个io控制器，io控制器用于控制低速io，包括gpio控制器、i2c控制器、spi控制器和can控制器，多个io控制器能分别控制多个低速io。
12.在本实用新型的一个实施例中，所述的底层模块根据收到的第二数据执行相应的操作，从而实现对外设模块的控制；同时控制单元将底层模块传输的第二数据转换成第一数据传输给上层模块，从而实现上层模块与底层模块数据的交互。
13.在本实用新型的一个实施例中，所述的第一数据即封装后的uart格式的数据，第二数据包括的gpio格式数据、i2c格式数据、spi格式数据或can格式数据中的一种。
14.在本实用新型的一个实施例中，所述的第一数据仅能够通过uart总线进行传输，第二数据能够通过gpio总线、i2c总线、spi总线或can总线中的一种进行传输。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述的底层模块包括多种外设设备，具体有采用gpio外设设备的led和电源开关；采用i2c总线外设设备的距离、重力、磁力、光电等各种传感器、电池和显示配置接口；采用spi总线外设设备的flash、adc转换芯片、温度传感器芯片。
16.本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本实用新型所述的一种使用uart实现pc控制mcu低速io的设备系统，采用uart实现pc端控制mcu外设，通信机制简单；软件开销小，业界已经存在多种成熟的串口调试助手上位机，可以通过简单的命令去实现pc端控制mcu外设；逻辑资源浪费少，主流的cpu一般都有uart硬件模块和软件驱动，不需要额外的集成新的通信模块和开发新的软件驱动。
附图说明
17.为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
18.图1是本实用新型一种使用uart实现pc控制mcu低速io的设备系统的系统框图。
具体实施方式
19.如图1所示，本实施例提供一种使用uart实现pc控制mcu低速io的设备系统，包括：
20.上层模块，其包括终端pc u1，终端u1安装有支持uart通信协议的上位机；
21.底层模块，其是与上层模块交互的设备，包括多种外设设备，多种外设设备分别采用不同的低速io，包括采用gpio的外设设备，采用i2c总线的外设设备，采用spi总线的外设设备，采用can总线的工业can设备；
22.中间层模块，其设于上层模块与底层模块之间，其中的中间层模块内设有mcu u2，且中间层模块包括第一连接单元、多个第二连接单元和控制单元，且所述的第一连接单元为urat总线，包括标准的uart总线或虚拟的uart总线，其中的第一连接单元连接上层模块与中间层模块时，在上层模块和中间层模块中均不需要开发驱动程序，第一连接单元，与终端u1连接，用于传输第一数据；多个第二连接单元，分别与多种外设设备连接，用于传输第二数据；控制单元，用于接收第一数据和第二数据，并将第一数据转换为第二数据输出或将
第二数据转换为第一数据输出。
23.进一步地，上层模块使用uart中线来连接上层模块和中间层模块具有使用简单，成本较低的效果。在大多的cpu中，均具有标准的uart总线接口，若是没有uart总线接口，也能够使用usb模拟uart，也就是虚拟的uart总线，且采用uart实现pc端控制mcu外设，通信机制简单。
24.所述的中间层模块中控制单元选控制芯片为英飞凌tc397芯片，所述的控制芯片中设置有用于与上层模块连接的uart接口，也设置有多个与底层模块连接的低速io接口，且在控制芯片中还设置有多个io控制器，io控制器用于控制低速io，包括gpio控制器、i2c控制器、spi控制器和can控制器，多个io控制器能分别控制多个低速io。
25.进一步地，本技术的方案cpu采用的是英飞凌tc397芯片，uart资源丰富，且可集成主流外设通信模块。在各中动力系统中应用广泛，且都有uart硬件模块和软件驱动，不需要额外的集成新的通信模块和开发新的软件驱动。
26.所述的底层模块根据收到的第二数据执行相应的操作，从而实现对外设模块的控制；同时控制单元将底层模块传输的第二数据转换成第一数据传输给上层模块，从而实现上层模块与底层模块数据的交互。
27.所述的第一数据即封装后的uart格式的数据，第二数据包括的gpio格式数据、i2c格式数据、spi格式数据或can格式数据中的一种。
28.所述的第一数据仅能够通过uart总线进行传输，第二数据能够通过gpio总线、i2c总线、spi总线或can总线中的一种进行传输。
29.所述的底层模块包括多种外设设备，具体有采用gpio外设设备的led和电源开关；采用i2c总线外设设备的距离、重力、磁力、光电等各种传感器、电池和显示配置接口；采用spi总线外设设备的flash、adc转换芯片、温度传感器芯片。
30.进一步地，底层模块和中间层模块之间的软件开销小，业界已经存在多种成熟的串口调试助手上位机，可以通过简单的命令去实现pc端控制mcu外设。
31.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。