[发明专利]USB虚拟串口实时上传数据的方法及系统、USB主机

说明书

本发明公开了一种USB虚拟串口实时上传数据的方法及系统、USB主机，虚拟串口驱动创建接收线程，预置多个USB事务，USB事务为USB批量上传请求包，USB批量上传请求包请求上传的长度为批量端点大小，将多个USB事务提交至USB主机驱动，当接收线程接收到返回的数据包时，将返回的数据包传至串口应用层缓存，并立即申请新的USB事务，提交至USB主机驱动；USB主机驱动执行USB事务队列中排列第一的USB事务，当接收到USB设备发出的数据后，数据满足批量端点大小时，结束该USB事务并返回数据包至接收线程，立即执行USB事务队列中下一个USB事务。本发明提高了USB虚拟串口传输数据的实时性及传输效率。

技术领域

本发明属于数据通信技术领域，尤其涉及一种USB虚拟串口实时上传数据的方法及系统、USB主机。

背景技术

随着科技的不断进步，电脑上的接口越来越高速和小型化，对于电子产品中仍在广泛使用的UART串口，因串口插座体积和通讯速度等原因，已基本不集成。目前主要是通过现有广泛流行的PC总线接口USB/PCI/E进行扩展。而USB因热插拔特性和USB口数量的优势，USB虚拟串口已成为扩展串口的主要方式，但USB全速(12M)和高速(480M)通讯速率与串口的波特率(9600/115200)已相差至少上千倍，有很多应用对串口数据间隔时间依然保留这个要求，这给USB虚拟串口的兼容性带来挑战。

串口的低速特性会导致每个字节传输时间会较长，如常用115200bps，1ms约11个字节，如接收到64个字节需要约6ms；如果是9600bps，则1ms约1个字节，如接收64个字节则需要64ms。

USB通讯机制，全部由USB主机发起，USB从机无法主动发起通讯，且以定时帧加各传输类型以块传输形式（BULK）加限定带宽的方式来保证高速通讯。如USB全速，每1ms批量端点的带宽会限制在1023字节，对于USB传输而言，以块的方式来保证传输速度，每次块传输的事以Bulk的端点大小为基本单位。如图1所示，USB主机发起640字节的请求，USB传输将拆分多包处理执行，640字节=10*64，因此会拆出10个64字节端点大小的包，待USB事务将640字节的数据收满后，回复请求给USB主机。如图2所示，是端点大小设为32字节的场景，USB主机发起320字节的请求，USB传输将拆分多包处理执行，320字节=10*32，因此会拆出10个32字节端点大小的包，待USB事务将320字节的数据收满后，回复请求给USB主机。

实现USB虚拟串口功能，存在以下几个困难：

1、串口和USB速度有较大差异，串口以字节流方式传输，USB全速以最快1ms的间隔时间传输USB请求和数据；

2、串口数据碎片化和USB块传输有冲突，为提高串口数据到达上层的及时性，就需要USB虚拟串口驱动以最快的速度频繁发起USB BLUK IN事务，以提高串口数据到上层的实时性。

3、USB批量端点传输的实时性又无法充分保障，因为USB批量传输的带宽为USB主机统筹管理，不受控制。如果此时有设备进行高速通讯，就会造成一定时间内USB BULK IN事务无法发起。且驱动程序无法干预统筹。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中串口和USB传输速度差异大、串口数据碎片化与USB块传输冲突导致的虚拟串口传输数据及时性差的问题，本发明提供一种USB虚拟串口实时上传数据的方法及系统、USB主机。

技术方案：一种USB虚拟串口实时上传数据的方法，包括以下步骤：

虚拟串口驱动创建接收线程，所述接收线程预置多个USB事务，所述USB事务为USB批量上传请求包，所述USB批量上传请求包请求上传的长度为批量端点大小，将多个USB事务提交至USB主机驱动，循环执行缓存并申请步骤；

所述缓存并申请步骤包括：当接收线程接收到返回的数据包时，将返回的数据包传至串口应用层缓存，并立即申请新的USB事务，提交至USB主机驱动；