[发明专利]一种CPU控制器的扩展方法及装置

说明书

本发明公开了一种CPU控制器的扩展方法，在CPU侧将MCU上每个需要扩展的控制器虚拟成与其功能相对应的虚拟控制器，然后CPU就可通过虚拟控制器来驱动连接到MCU的扩展控制器的外设，扩展非常快捷灵活；同时，还提供了一种CPU控制器的扩展装置；其技术方案：一种CPU控制器的扩展方法，包括以下步骤：将MCU连接到CPU上，所述MCU上设有多个需要的扩展控制器；在CPU侧虚拟出与MCU上的扩展控制器一一对应的虚拟控制器，所述CPU通过虚拟控制器驱动连接到MCU上的扩展控制器的外设，属于计算机技术领域。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，更具体而言，涉及一种CPU控制器的扩展方法及装置。

背景技术

现有的嵌入式计算机系统通常需要通过CPU的内置控制器及其接口与外部通信，常用的控制器有SPI、I2C、UART、GPIO、ADC、CAN等。但并不是所有的CPU都会支持如此丰富的控制器，即便有支持，部分控制器的数量未必能满足实际需求。特别是物联网网关设备领域的专用CPU，其内置的控制器种类和数量较为有限，为了丰富控制器接口获取更多的原始数据，所以需要对CPU的控制器进行扩展，通常有两者方法：

第一种方法是直接使用专用IC来扩展控制器，如常见的用I2C转GPIO的IC来扩展IO控制器，用USB转UART的IC来扩展UART控制器，用USB转SPI的IC来扩展SPI控制器。专用IC厂商通常提供扩展控制器驱动，使用起来非常方便。但如果是要扩展多个类型的控制器就需要多个专用IC，甚至可能还需要增加USB HUB IC，硬件成本会大增。

第二种方法是通过增加外置协处理器MCU来扩展CPU的控制器，这种方式下，CPU要访问连接到MCU上的扩展控制器的外设时，需要在应用层先将访问请求封装再通过双机通信发给MCU，MCU解封装后再由访问代理程序来实现对扩展控制器实际的访问，访问代理程序还需要集成外设驱动程序；MCU访问代理程序接收到数据后先封装再通过双机通信发给CPU，CPU解封后才能得到实际的数据。该方法涉及CPU和MCU两侧多个软件模块，交互较为繁琐；还需要为不同的外设类型，不同的数据交互类型定义数据结构封装，可扩展性非常差；上层应用程序需要针对同一功能的扩展控制器和CPU的内置控制器区分处理，同时MCU侧还需要提供额外的外设驱动程序，严重影响代码复用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种CPU控制器的扩展方法，通过在CPU侧将MCU上每个需要扩展的扩展控制器虚拟成与其功能相对应的虚拟控制器，在CPU侧通过虚拟控制器来驱动连接到MCU的扩展控制器的外设，扩展非常快捷灵活；同时，还提供了一种CPU控制器的扩展装置。

根据本发明的第一方面，提供了一种CPU控制器的扩展方法，包括以下步骤：

将MCU连接到CPU上，所述MCU上设有多个需要的扩展控制器；

在CPU侧虚拟出与MCU上的扩展控制器一一对应的虚拟控制器，所述CPU通过虚拟控制器驱动连接到MCU上的扩展控制器的外设。

上述的CPU控制器的扩展方法中，所述CPU是通过驱动程序将MCU上各个扩展控制器虚拟成与其功能对应的虚拟控制器。

上述的CPU控制器的扩展方法中，所述MCU是通过USB接口与CPU连接。

上述的CPU控制器的扩展方法中，所述CPU使用Linux系统。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于实现上述第一方面所述方法的CPU控制器的扩展装置，包括CPU和MCU，所述MCU上设有多个需要的扩展控制器；

所述CPU和MCU通过通信单元实现通信连接；

所述CPU上设有虚拟单元，所述虚拟单元在CPU侧虚拟出与MCU上的扩展控制器一一对应的虚拟控制器，所述CPU通过虚拟控制器驱动连接到MCU上的扩展控制器的外设。