集線器、光通訊設備、以及數據通訊方法

2023-04-24 12:39:21

專利名稱：集線器、光通訊設備、以及數據通訊方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，更具體地，涉及一種集線器(HUB)、光通訊設備、以及數據通訊方法。
背景技術：
數據通訊技術將計算機與通訊線路及設備結合起來，實現了人與計算機、計算機與計算機之間的通訊，不僅使各用戶計算機的利用率大大提高，而且極大地擴展了計算機的應用範圍，並使各用戶實現計算機軟硬體資源與數據資源的共享。對計算機的遠距離實時控制和對數據的遠距離收集等項工作，也都可以利用數據通訊來進行。乙太網(Ethernet)是目前實現數據通訊時所採用的最通用的一種通信協議標準。在乙太網絡中，路由器、HUB、交換機、和PC等設備之間連接有網線，使用網線來傳輸電信號以進行數據通訊，或者，採用無線方式進行數據通訊。但是，在某些不能布置網線、或者不能使用無線網的複雜電磁環境中，設備之間的數據通訊就會很難實現。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種集線器、光通訊設備、以及數據通訊方法，能夠解決現有技術中存在的在某些不能布置網線、或者不能使用無線網的複雜電磁環境中，設備之間的數據通訊很難實現的問題。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:一方面，提供了一種集線器，包括:紅外發射模塊、處理模塊、和紅外接收模塊，其中:紅外發射模塊用於使用紅外線發射允許發送指令，其中，允許發送指令中攜帶的目標地址為當前被允許轉發數據的第一光通訊設備的地址，以使得僅第一光通訊設備響應允許發送指令，每一個光通訊設備具有一個地址；紅外接收模塊用於接收紅外線形式的數據轉發指令，其中，數據轉發指令是第一光通訊設備在有數據需要轉發的情況下，針對允許發送指令所發射的；處理模塊用於對數據轉發指令中包含的需要轉發的數據進行調製，並通過紅外發射模塊使用紅外線發射給數據轉發指令中的目標地址所指示的第二光通訊設備。另一方面，還提供了一種光通訊設備，包括:紅外收發模塊和調製控制模塊，其中:紅外收發模塊用於接收集線器發射的紅外線形式的允許發送指令；調製控制模塊用於判斷允許發送指令中攜帶的目標地址是否是本光通訊設備的地址，若是，則對本光通訊設備需要發送的數據進行調製，並指示紅外收發模塊使用紅外線向集線器發射數據，其中，數據中攜帶有需要轉發的數據。又一方面，還提供了一種數據通訊方法，包括:使用紅外線發射允許發送指令，其中，允許發送指令中攜帶的目標地址為當前被允許轉發數據的第一光通訊設備的地址，以使得僅第一光通訊設備響應允許發送指令，每一個光通訊設備具有一個地址；接收紅外線形式的數據轉發指令，其中，數據轉發指令是第一光通訊設備在有數據需要轉發的情況下，針對允許發送指令所發射的；對數據轉發指令中包含的需要轉發的數據進行調製，並使用紅外線發射給數據轉發指令中的目標地址所指示的第二光通訊設備。又一方面，還提供了一種數據通訊方法，包括:接收集線器發射的紅外線形式的允許發送指令；判斷允許發送指令中攜帶的目標地址是否是自己的地址；若是自己的地址，則對需要轉發的數據進行調製，並使用紅外線向集線器發射數據轉發指令，其中，數據轉發指令中攜帶有需要轉發的數據。本發明的技術效果:集線器向第一光通訊設備發送允許發送指令，表示現在允許其發送數據，第一光通訊設備在有需要轉發的數據時就會針對該允許發送指令，向集線器發射攜帶有需要轉發的數據的數據轉發指令，然後集線器在接收到該數據轉發指令後就會將接收到的數據轉發給需要轉發到的第二光通訊設備，從而，集線器與位於終端的光通訊設備之間可以使用紅外線進行通訊，在某些不能布網線、或不能使用無線網的複雜電磁環境中，末端通過採用本發明實施例的集線器實現了設備之間的光通訊，可以解決布線困難和電磁幹擾的問題，並大大地縮短了工期、節約了成本。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:圖1示出了根據本發明實施例的數據通訊系統的網絡結構圖；圖2示出了根據本發明的實施例一的集線器的結構示意圖；圖3示出了根據本發明的實施例一的數據通訊系統的系統布局圖之一；圖4示出了根據本發明的實施例一的數據通訊系統的系統布局圖之二 ；圖5示出了根據本發明的實施例二的集線器的結構示意圖；圖6示出了根據本發明的實施例三的集線器的數據通訊方法的流程圖；圖7示出了根據本發明的實施例四的集線器的數據通訊方法的具體操作流程圖；圖8示出了根據本發明的實施例五的光通訊設備的結構示意圖；圖9示出了根據本發明的實施例六的光通訊設備的數據通訊方法的流程圖；圖10示出了根據本發明的實施例七的集線器的數據通訊方法的具體操作流程圖。
具體實施例方式下面將參考附圖並結合實施例，來詳細說明本發明。圖1示出了根據本發明實施例的數據通訊系統的網絡結構圖。如圖1所示，該系統中包括了集線器10和至少一個光通訊設備20，光通訊設備之間可以通過集線器進行數據轉發。集線器10與光通訊設備20之間通過紅外線進行通訊。集線器和每一個光通訊設備均具有唯一的地址。實施例一如圖2所示，上述圖1中的集線器10包括:紅外發射模塊102、處理模塊104、和紅外接收模塊106，其中:紅外發射模塊102用於使用紅外線發射允許發送指令，其中，該允許發送指令中攜帶的目標地址為當前被允許轉發數據的第一光通訊設備的地址，以使得僅第一光通訊設備響應該允許發送指令；紅外接收模塊104用於接收紅外線形式的數據轉發指令，其中，該數據轉發指令是第一光通訊設備在有數據需要轉發的情況下，針對上述允許發送指令所發射的，該數據轉發指令中攜帶的目標地址為第二光通訊設備；處理模塊106用於對紅外接收模塊104接收到的數據轉發指令中包含的需要轉發的數據進行調製，並通過紅外發射模塊102使用紅外線發射給第二光通訊設備。本發明實施例中的集線器，向第一光通訊設備發送允許發送指令，表示現在允許其發送數據，第一光通訊設備在有需要轉發的數據時就會針對該允許發送指令，向集線器發射攜帶有需要轉發的數據的數據轉發指令，然後集線器在接收到該數據轉發指令後就會將接收到的數據轉發給需要轉發到的第二光通訊設備，從而，集線器與位於終端的光通訊設備之間可以使用紅外線進行通訊，在某些不能布網線、或不能使用無線網的複雜電磁環境中，末端通過採用本發明實施例的集線器實現了設備之間的光通訊，可以解決布線困難和電磁幹擾的問題，並大大地縮短了工期、節約了成本。在實際實施過程中，紅外發射模塊可以由紅外發射管來實現，紅外接收模塊可以由紅外接收管來實現。此外，當系統中的光通訊設備有多臺(至少兩臺)、光通訊設備的分布範圍較大時，為了能夠保證所有的光通訊設備都能接收到集線器發出的紅外線信號，以及所有的光通訊設備發出的紅外線信號都能被集線器接收到，可以在集線器上增加紅外發射模塊和紅外接收模塊的數量，即，集線器上的紅外發射模塊和紅外接收模塊均可以有至少一個，每一個紅外發射模塊與一個紅外接收模塊配對工作。例如，圖3和圖4為光通訊設備的數量小於255個時的系統布局圖。當光通訊設備的數量多於255個時，光通訊設備的地址應使用兩位或更多。圖3和圖4中，光通訊設備XX表示該光通訊設備的地址為XX。圖3中的集線器上只有一對紅外發射管和紅外接收管。圖4中的集線器上有兩對紅外發射管和紅外接收管，分別位於集線器的兩側，可以分別與位於兩側的光通訊設備進行通訊。在圖3和圖4中需要保證集線器發出的紅外線信號要能讓所有的光通訊設備都接收到，並且，所有的光通訊設備發出的紅外線信號要能讓集線器接收到。當集線器上有多對紅外發射管和紅外接收管時，各個紅外接收管的信號範圍彼此不能交叉(重疊)。光通訊設備在沒有數據需要轉發，或者在通過數據轉發指令將需要轉發的數據已經全部發射給集線器之後，光通訊設備就會向集線器發射發送結束指令，表示自己沒有數據需要轉發或者需要轉發的數據已經發送完畢。則，圖2中，集線器10中的紅外接收模塊106還可以用於接收第一光通訊設備發射的發送結束指令，其中，該發送結束指令用於指示第一光通訊設備需要轉發的數據已經發送完畢或者沒有需要轉發的數據。當系統中與集線器進行通訊的光通訊設備有至少兩個時(例如在如圖3和圖4所示的系統中)，集線器需要依次向各個光通訊設備發射允許發送指令並轉發其數據，因此，圖2中，集線器10中的紅外發射模塊102還用於在紅外接收模塊106接收到發送結束指令之後，再次向下一個光通訊設備發射允許發送指令(向該光通訊設備發射允許發送指令時，該光通訊設備就作為上述第一光通訊設備)，直至已經向所有的光通訊設備發射允許發送指令。實施例二
如圖5所示，為了實現允許發送指令的發射、數據轉發指令的接收、以及轉發數據，處理模塊104可以包括:單片機1042、振蕩器1044、以及調製放大電路1046，其中:單片機1042用於生成允許發送指令，並將生成的允許發送指令串行化後輸入到調製放大電路1046 ;解調還原紅外接收模塊106接收到的數據轉發指令，並將該數據轉發指令中包含的需要轉發的數據和目標地址(例如為第二光通訊設備的地址)串行化後輸入到調製放大電路1046 ；以及，解調還原紅外接收模塊106接收到的發送結束指令，並根據該發送結束指令，指示紅外發射模塊102再次向下一個光通訊設備發射允許發送指令；振蕩器1044，用於生成頻率為38KHz的載波；調製放大電路1046，用於將輸入的串行的允許發送指令調製到振蕩器1044生成的載波上，並通過紅外發射模塊102發射出去；將輸入的串行的上述需要轉發的數據以及目標地址(例如為第二光通訊設備的地址)調製到振蕩器1044生成的載波上，並通過紅外發射模塊102發射出去，以使得僅地址為該目標地址的第二光通訊設備保存上述需要轉發的數據。由於紅外線的發射角度和紅外反射的問題，可能會使附近的設備也接收到該第一光通訊設備發射的紅外線信號，從而導致誤操作，這樣，單片機1042在將數據轉發指令中包含的需要轉發的數據串行化之前，還需要先確定該數據轉發指令中攜帶的目標地址為自己的地址，或者，單片機1042在指示紅外發射模塊102再次向下一個光通訊設備發射允許發送指令之前，也需要先確定解調還原得到的發送結束指令中攜帶的目標地址為自己的地址。從而，確定接收到的紅外線信號是發送給自己的。顯然，如圖5所示，集線器10中還包含有用於為其他模塊提供工作電壓的直流電源 108。實施例三上述實施例一和二中的集線器在與光通訊設備進行數據通訊時，集線器執行的操作流程如圖6所示，包括以下步驟:步驟S602，使用紅外線發射允許發送指令，其中，該允許發送指令中攜帶的目標地址為當前被允許轉發數據的第一光通訊設備的地址，以使得僅第一光通訊設備響應允許發送指令；第一光通訊設備接收到該允許發送指令之後，通過其中的目標地址可以判斷出該允許發送指令是發送給自己的，然後，在有需要轉發的數據的情況下，將這些需要轉發的數據通過一個或多個數據轉發指令以紅外線的形式發射給集線器。步驟S604，接收紅外線形式的數據轉發指令，其中，該數據轉發指令是第一光通訊設備在有數據需要轉發的情況下，針對上述允許發送指令所發射的；這些數據轉發指令中就攜帶有第一光通訊設備需要轉發的數據。步驟S606，對接收到的數據轉發指令中包含的需要轉發的數據進行調製，並使用紅外線發射給數據轉發指令中的目標地址所指示的第二光通訊設備。通過數據轉發指令中攜帶的目標地址可以確定出數據需要轉發到的光通訊設備(稱為第二光通訊設備)，之後，集線器就可以將來自第一光通訊設備的數據轉發給第二光通訊設備，從而採用紅外線實現了光通訊設備之間的數據的轉發。本發明實施例中，集線器向第一光通訊設備發送允許發送指令，表示現在允許其發送數據，第一光通訊設備在有需要轉發的數據時就會針對該允許發送指令，向集線器發射攜帶有需要轉發的數據的數據轉發指令，然後集線器在接收到該數據轉發指令後就會將接收到的數據轉發給需要轉發到的第二光通訊設備，從而，集線器與位於終端的光通訊設備之間可以使用紅外線進行通訊，在某些不能布網線、或不能使用無線網的複雜電磁環境中，末端通過採用本發明實施例的集線器實現了設備之間的光通訊，可以解決布線困難和電磁幹擾的問題，並大大地縮短了工期、節約了成本。在實際實施時，系統中的光通訊設備往往有多臺，如圖3和圖4所示，這樣，為了能夠讓系統中的各臺光通訊設備都能夠有序地完成數據發送，集線器需要依次輪詢系統中的各個光通訊設備:向一個光通訊設備發送允許發送指令(即步驟S602)，表示現在允許該光通訊設備轉發數據；在接收到該光通訊設備針對該允許發送指令發送的數據轉發指令(即步驟S604)之後，將數據轉發指令中包含的需要轉發的數據轉發出去；接下來再繼續向下一個光通訊設備發射允許發送指令，依次類推直至輪詢完所有的光通訊設備。如有需要，集線器可以繼續從頭開始輪詢，不斷重複輪詢的過程。在實際應用時，第一光通訊設備可能在接收到允許發送指令後，發現自己沒有需要轉發的數據，此時，第一光通訊設備可以向集線器發射發送結束指令，用於指示自己沒有需要轉發的數據，這樣在步驟S602之後，集線器可能會接收到第一光通訊設備發射的發送結束指令，則集線器就知 道第一光通訊設備沒有數據要轉發，就會向下一個光通訊設備發射允許發送指令，重複上述步驟S602 S606。第一光通訊設備在有數據需要轉發，並且，已經將需要轉發的數據通過數據轉發指令發送完畢之後，同樣也可以向集線器發射發送結束指令，用於指示自己的需要轉發的數據已經發送完畢，這樣，接收第一光通訊設備發射的發送結束指令，這樣在步驟S604之後，集線器會接收到第一光通訊設備發射的發送結束指令，則集線器就知道第一光通訊設備已經將需要轉發的數據發送完畢了，就會向下一個光通訊設備發射允許發送指令，重複上述步驟S602 S606。實施例四在本實施例中，系統中的光通訊設備具有連續的地址，例如，0x00、0x01、....。圖7示出了根據本發明的實施例四的集線器的數據通訊方法的具體操作流程圖，包括以下步驟:步驟S702，HUB發送允許發送指令；例如，當前發送的是光通訊設備i (此時該設備即為第一光通訊設備)；可以預先定義雙方通訊的指令的格式，例如，如表I所示。表I
權利要求
1.一種集線器，其特徵在於，包括:紅外發射模塊、處理模塊、和紅外接收模塊，其中: 所述紅外發射模塊用於使用紅外線發射允許發送指令，其中，所述允許發送指令中攜帶的目標地址為當前被允許轉發數據的第一光通訊設備的地址，以使得僅所述第一光通訊設備響應所述允許發送指令，每一個光通訊設備具有一個地址； 所述紅外接收模塊用於接收紅外線形式的數據轉發指令，其中，所述數據轉發指令是所述第一光通訊設備在有數據需要轉發的情況下，針對所述允許發送指令所發射的； 所述處理模塊用於對所述數據轉發指令中包含的需要轉發的數據進行調製，並通過所述紅外發射模塊使用紅外線發射給所述數據轉發指令中的目標地址所指示的第二光通訊設備。
2.根據權利要求1所述的集線器，其特徵在於，所述紅外接收模塊還用於接收所述第一光通訊設備發射的發送結束指令，其中，所述發送結束指令用於指示所述第一光通訊設備需要轉發的數據已經發送完畢或者沒有需要轉發的數據。
3.根據權利要求2所述的集線器，其特徵在於，所述紅外發射模塊還用於當與所述集線器進行通訊的光通訊設備有至少兩個時，在所述紅外接收模塊接收到發送結束指令之後，再次向下一個光通訊設備發射允許發送指令，直至已經向所有的光通訊設備發射允許發送指令。
4.根據權利要求2所述的集線器，其特徵在於，所述處理模塊包括: 單片機，用於生成允許發送指令，並將生成的允許發送指令串行化後輸入到調製放大電路；解調還原所述紅外接收模塊接收到的數據轉發指令，並將所述數據轉發指令中包含的需要轉發的數據和目標地址串行化後輸入到所述調製放大電路；以及，解調還原所述紅外接收模塊接收到的發送結束指令，並根據該發送結束指令，指示所述紅外發射模塊再次向下一個光通訊設備發射允許發送指令； 振蕩器，用於生成頻率為38KHz的載波；以及 所述調製放大電路，用於將輸入的串行的允許發送指令調製到所述載波上，並通過所述紅外發射模塊發射出去；將輸入的串行的需要轉發的數據以及目標地址調製到所述載波上，並通過所述紅外發射模塊發射出去，以使得僅地址為該目標地址的第二光通訊設備保存所述需要轉發的數據。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的集線器，其特徵在於，所述單片機還用於在將所述數據轉發指令中包含的需要轉發的數據串行化之前，確定所述數據轉發指令中攜帶的目標地址為自己的地址，或者，在指示所述紅外發射模塊再次向下一個光通訊設備發射允許發送指令之前，確定解調還原得到的發送結束指令中攜帶的目標地址為自己的地址。
6.一種光通訊設備，其特徵在於，包括:紅外收發模塊和調製控制模塊，其中: 所述紅外收發模塊用於接收集線器發射的紅外線形式的允許發送指令； 所述調製控制模塊用於判斷所述允許發送指令中攜帶的目標地址是否是本光通訊設備的地址，若是，則對本光通訊設備需要發送的數據進行調製，並指示所述紅外收發模塊使用紅外線向所述集線器發射數據，其中，所述數據中攜帶有所述需要轉發的數據。
7.根據權利要求6所述的光通訊設備，其特徵在於，所述紅外收發模塊還用於在需要發送的數據已經發送完畢之後，使用紅外線向所述集線器發射發送結束指令，其中，該發送結束指令中攜帶的目標地址是所述集線器的地址。
8.根據權利要求6或7所述的光通訊設備，其特徵在於，所述調製控制模塊還用於在判斷出是本光通訊設備的地址時，並且在沒有需要發送的數據的情況下，通過所述紅外收發模塊向所述集線器發射發送結束指令，其中，該發送結束指令中攜帶的目標地址是所述集線器的地址。
9.一種數據通訊方法，其特徵在於，包括: 使用紅外線發射允許發送指令，其中，所述允許發送指令中攜帶的目標地址為當前被允許轉發數據的第一光通訊設備的地址，以使得僅所述第一光通訊設備響應所述允許發送指令，每一個光通訊設備具有一個地址； 接收紅外線形式的數據轉發指令，其中，所述數據轉發指令是所述第一光通訊設備在有數據需要轉發的情況下，針對所述允許發送指令所發射的； 對所述數據轉發指令中包含的需要轉發的數據進行調製，並使用紅外線發射給所述數據轉發指令中的目標地址所指示的第二光通訊設備。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括: 接收所述第一光通訊設備發射的發送結束指令，其中，所述發送結束指令用於指示所述第一光通訊設備需要轉發的數據已經發送完畢或者沒有需要轉發的數據； 再次向下一個光通訊設備發射允許發送指令，直至已經向所有的光通訊設備發射允許發送指令。
11.一種數據通訊方法，其特徵在於，包括: 接收集線器發射的紅外線形式的允許發送指令； 判斷所述允許發送指令中攜帶的目標地址是否是自己的地址； 若是自己的地址，則對需要轉發的數據進行調製，並使用紅外線向所述集線器發射數據轉發指令，其中，所述數據轉發指令中攜帶有所述需要轉發的數據。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，還包括: 在需要轉發的數據已經發送完畢之後，使用紅外線向所述集線器發射發送結束指令，其中，該發送結束指令中攜帶的目標地址是所述集線器的地址。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其特徵在於， 在判斷出是自己的地址時，並且在沒有需要轉發的數據的情況下，向所述集線器發射發送結束指令，其中，該發送結束指令中攜帶的目標地址是所述集線器的地址。
全文摘要
本發明公開了一種集線器、光通訊設備、以及數據通訊方法，其中，集線器包括紅外發射模塊、處理模塊、和紅外接收模塊，其中紅外發射模塊用於使用紅外線發射允許發送指令，其中，允許發送指令中攜帶的目標地址為當前被允許轉發數據的第一光通訊設備的地址，以使得僅第一光通訊設備響應允許發送指令，每一個光通訊設備具有一個地址；紅外接收模塊用於接收紅外線形式的數據轉發指令，其中，數據轉發指令是第一光通訊設備在有數據需要轉發的情況下，針對允許發送指令所發射的；處理模塊用於對數據轉發指令中包含的需要轉發的數據進行調製，並通過紅外發射模塊使用紅外線發射給數據轉發指令中的目標地址所指示的第二光通訊設備。
文檔編號H04B10/80GK103188020SQ20111045762
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者黃喜榮 申請人:北京同步科技有限公司