具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

现有技术中的USB转串口方案的硬件设计如图1所示，其硬件串口使用USB转串口芯片，软件设计如图2所示，并具有以下特点：

1.每个串口和udp的数据转发需要一个进程；

2.每个串口在设备文件上对应 一个 ttyUSB；

3.每次数据交互需要一次read和write操作。

以上现有技术的缺点包括：

1、每个串口和udp的数据转发需要一个进程：

a、扩展性能不足，当需要20个以上的串口时，系统需要20以上的进程，会使得系统资源紧张

b、每个进程都会使用系统的一系列资源，因此，这种方式极大浪费系统资源

2、每个串口在设备文件上对应 一个 ttyUSB：

ttyUSB口和串口的对应关系无法确定下来，当系统存在多个串口的情况下，ttyUSB会有混乱的情况，因为系统在枚举ttyUSB设备的时候，不能保证按照一定的顺序枚举到ttyUSB设备，因此会导致ttyUSB和串口无法一一对应，数据转发混乱。

3、每次数据交互需要一次read和write操作：

当系统需要读取串口数据时，会进行一次read操作，read操作本身会嵌入到系统内核执行，当系统嵌入到内核执行的时候，会保存堆栈信息，导致时间浪费，性能下降。

为了解决以上缺陷和不足的问题，本实施例提出一种基于ebi总线的串口转udp的装置及方法。针对上述现有技术存在的每个主要问题，本实施例分别采用如下的解决方案：

1、每个串口和udp的数据转发需要一个进程：

采用epoll模型，监听所有文件描述符以及socket描述符。Epoll是基于事件驱动的模型，因此在进程中，不需要阻塞进程来接受和发送数据，因此可以同时监听多个udp端口。

2、每个串口在设备文件上对应 一个 ttyUSB：

采用基于ebi的总线来驱动串口数据，从而不需要模拟出ttyUSB端口，当需要对具体的串口进行数据收发时，只需配置寄存器，即可对应适配到具体的串口。

3、每次数据交互需要一次read和write操作：

Ebi总线驱动和串口之间的通信，不使用read和write操作，使用内存映射，当需要发送数据的对应的串口的时，只需通过对映射之后的内存进行赋值即可，当需要从串口读取数据时，也只需要读取映射之后的内存。内存映射技术解决了linux应用层和驱动层数据交互的性能问题，避免频繁的read/write操作，导致系统性能急剧下降，导致数据丢包。

具体地，如图3所示，本实施例硬件设计如下：

1、总共使用3片EBI转RS232，通过芯片的片选信号，选择使用哪个芯片

2、每个EBI转RS232芯片支持8个通道的串口，数据发送和接收通过寄存器设置和查询

3、当串口有数据要发送到CPU时，会有一个GPIO中断，CPU接收到中断之后，通过查询寄存器，得知是哪个串口的数据，然后通过内存映射去读取数据。每个EBI转串口芯片都会发出一个GPIO中断通告。

其软件设计方案为如图4所示的流程框架：

1.创建24个udp服务端socket，使用epoll监听客户端连接信息，当接收到连接请求信息之后，创建第二点的socket。

2.客户端连接成功之后，再次创建一个socket，该socket用来监听数据流，第一点的socket只是用来监听连接信息，并不会接受数据，第二点的socket是专门用来接收数据的socket，并且使用epoll模型，不会导致进程阻塞。可以创建多个这种socket，并且能实现单线程、单进程创建多个socket。

3.初始化ebi的驱动，创建ebi内存映射空间。并初始化ebi转RS232芯片，配置串口的波特率等等串口属性信息，并配置该芯片的fifo，当fifo超过某个字节数的时候，触发GPIO中断，通知cpu去取串口的数据。

4.接收串口数据：当fifo满足条件，触发中断之后，cpu通过内存映射控制直接读取某个内存区域的值，直到数据为空。接收串口为异步事件，因此需要一个中断通告。

5.发送数据到串口：当有数据需要发送到串口时，考虑到ebi总线的速率远远超过串口的波特率，因此一次最多只能发送128个字节，然后等待芯片转发到对应的串口，之后通过中断告知CPU，ebi转RS232的发送缓冲区为空，可以继续发送数据，一直循环这个过程，直到数据发送完毕。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于ebi总线的串口转udp的装置及方法，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。