CN101551787A - 一种主从通讯中自适应数据传输的通信方法 - Google Patents

一种主从通讯中自适应数据传输的通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在医疗用电气设备主从装置通讯中自适应数据传输速率的通信方法，该方法是通过主端CPU依次访问每一个监护模块并记录通讯状态，对数据量大的从端会自动调整为高访问频率，使数据及时传输，而对小数据量慢速的从端，则自动降低访问速度，从而使主端与从端实现数据传输速率的自适应通讯，提高主端通讯的效率，同时也能保证对不同的从端做及时的通讯，达到最大化的数据传输效率，将主端装置Master的资源及通讯总线的资源使用到最需求的地方，大大提高了在医疗仪器上所要求的高实时、高可靠性。

Description

一种主从通讯中自适应数据传输的通信方法
技术领域
本发明涉及一种在医疗用电气设备主从装置通讯中自适应数据传输速率的通信方法。
背景技术
在医疗用电气设备中，设备与设备中的通讯是非常频繁和普及的，即使在设备内部，各功能模块之间也频繁通讯。而医疗电气设备作为一种特殊用途的设备，其对通讯的要求也有其特殊性，主要表现在高可靠、高实时上。
多参数病人监护仪是一种重要的且在医院广泛使用的医疗电气设备，其作用是通过多种生理参数模块对病人的生命体征参数进行采集并处理，及时显示在显示屏上，并且对参数进行自动判断，对不正常的体征及时向医护人员报警。这种多参数监护仪内部往往集成有很多种生理参数模块，各模块与主CPU频繁通讯，及时将采集到的生理参数发送到主CPU，也接收主CPU发送来的各种指令和数据。不同的模块其传送的数据量各不相同，且相差很大。
目前在多参数病人监护仪中模块与主CPU的通讯方法是：主CPU以一个固定的时间间隔依次对每一个模块进行访问，对各模块并不做区分，数据量少的模块与数据量大的模块都一样，这样的弊端是数据量大的模块不能及时传送数据，而小数据量的模块访问太过于频繁，浪费主CPU时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种主从通讯中自适应数据传输速率的通信方法，对数据量大的从端模块会自动调整为高访问频率，使数据及时传输，而对小数据量慢速的从端模块，则自动降低访问速度，将主CPU的资源及通讯总线的资源使用到最需求的地方，整体提高主从通讯的效率。
本发明所采用的技术方案是：本发明是基于一点对多点的主从通讯中主端装置Master采用分时切换的方式与多个从端装置Slaver进行通信，具体包括以下步骤：
(1)初始化，在所述主端装置Master中建立一个针对所述多个从端装置Slaver的通信状态表；
(2)所述主端装置Master依次访问所述多个从端装置Slaver，根据各个从端装置Slaver响应状况判定是否进行数据传输，并同时在所述通信状态表中记录所述多个从端装置Slaver的数据传输状态；
(3)所述主端装置Master根据上述的数据传输状态重新调整对所述多个从端装置Slaver的访问频率；
(4)重复操作步骤(2)、(3)对所述多个从端装置Slaver进行轮询访问及数据传输。
上述步骤(2)中判定是否进行数据传输的过程包括：所述主端装置Master设定一个访问频率依次访问所述多个从端装置Slaver；若有数据响应则进行此次数据传输，若无数据响应则不进行数据传输直接访问下一个从端装置Slaver；主端装置Master依次访问每一个从端装置Slaver，从端装置Slaver可能有有数传输、无数传输、无响应三种状态，主端CPU依次记录每一个从端的状态；对于有数传输的从端，下一次轮询将继续访问该从端，对于无数传输的从端，将减少对该从端的访问次数，对于无响应的从端，将保持一个最少频次的访问，以保证能获得该从端的新状态。
进一步，当所述主端装置Master依次访问所述多个从端装置Slaver时，其访问频率在从端装置Slaver数量很少、通讯量很小时，主端装置Master对从端装置Slaver的轮询时间将非常短，这样过于频繁的访问将干扰从端装置Slaver的正常工作，所以此时访问频率应该作一定的限制，比如限制在300次/秒。
所述主端装置Master采用串行总线结构，所有的从端装置Slaver都可通过分时切换电路挂在串行总线上。
对单个从端的通讯时，如果该从端的单包数据量较大，导致主端对其的单次访问时间过长，从端的大数据包应可分为多个合适的小数据包，主端可多次快速轮询完成主从数据的传输，防止因某个从端的通讯影响主端不能及时访问其他从端。
本发明的有益效果是：本发明通过主端装置Master记录每一个从端装置Slaver的状态，对数据量大的从端会自动调整为高访问频率，使数据及时传输，而对小数据量慢速的从端，则自动降低访问速度，而使主端与从端实现数据传输速率的自适应通讯，提高主端通讯的效率，同时能保证对不同的从端做及时的通讯，达到最大化的数据传输效率，将主端装置Master的资源及通讯总线的资源使用到最需求的地方，特别是对医疗仪器在高实时、高可靠性的实现上非常有效。由于主端装置Master访问从端装置Slaver的访问频率限制在一定的频率内，可以防止因主端对从端的轮询速度过快，主端过于频繁的访问干扰从端的正常工作。另外如果该从端的单包数据量较大时，从端的大数据包应可分为多个合适的小数据包，主端可多次快速轮询完成主从数据的传输从而避免影响其它从端的访问。
附图说明
图1是本发明的结构示意框图；
图2是本发明的原理流程图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明涉及的是一种主从通讯中自适应数据传输速率的通信方法，是基于一点对多点的主从通讯中主端装置Master采用分时切换的方式与多个从端装置Slaver1、Slaver2、Slaver3…Slavern-1和Slavern进行通信，其步骤包括：
(1)初始化，在所述主端装置Master中建立一个针对多个从端装置Slaver1、Slaver2、Slaver3…Slavern-1和Slavern的通信状态表；
(2)所述主端装置Master依次访问所述多个从端装置Slaver，根据各个从端装置Slaver响应状况判定是否进行数据传输，并同时在所述通信状态表中记录所述多个从端装置Slaver的数据传输状态；
(3)所述主端装置Master根据上述的数据传输状态重新调整对所述多个从端装置Slaver的访问频率；
(4)重复操作步骤(2)、(3)对所述多个从端装置Slaver进行轮询访问及数据传输。
所述主端装置Master设定一个访问频率依次访问所述多个从端装置Slaver；若有数据响应则进行此次数据传输，若无数据响应则不进行数据传输直接访问下一个从端装置Slaver；所有从端装置Slaver全部访问完后重新设定每个从端装置Slaver的访问频率再次轮询访问以及数据传输。
而对单个从端装置Slaver的通讯时，如果该从端装置Slaver的单包数据量较大，导致主端对其的单次访问时间过长，该从端装置Slaver的大数据包应可分为多个合适的小数据包，主端可多次快速轮询完成主从数据的传输，防止因某个从端的通讯影响主端不能及时访问其他从端。
本实施例是某型号的监护仪的控制卡，相比原来的电路，取消了连接卡，简化了电路，提高了系统的稳定性和可靠性，也提供了监护模块扩展的空间；控制卡在线路上采用串行总线结构，所有的监护模块(即上述的从端装置Slaver)都可通过切换电路直接挂在串行总线上，也简化了电路。
控制卡在硬件上目前采用AT89C51CPU，程序放在CPU的FLASH存储器中，没有用外部RAM及ROM。通信方式上采用MCS-51单片机中的MODE 2方式，这是一种主从多机通信，目前采用的波特率为345.6Kb/s。控制卡用查询方式与各模块CPU通信。
在程序设计上如下：
1、在片内RAM中设置模块状态字，每个模块一个字节，8个模块共8个状态字(STATUS0~STATUS7)。状态字定义如下：
D0~D3：计数器，PC送给该模块的数据个数计数(0~15)。
D4：保留。
D5：＝1，PC送给该模块的数据串未结束；
＝0，PC送给该模块的数据串已结束。
D6：＝1，PC有数送给该模块；
＝0，PC无数送给该模块。
D7：＝1，该模块在线；
＝0，该模块已脱落。
2、在片内RAM中设置模块计时字，每个模块一个字节，共8个计时字(TCOUNT0~TCOUNT7)，计时字每70ms加一，当计时到超过0.8Sec时设置该模块超时脱落标志。
3、控制卡由于采用查询方式与模块的CPU通信，故在片内RAM中只设置一个模块数据存放缓冲区(RECBUFF)，接收模块数据时先将数据放在缓冲区中，然后再将缓冲区数据写入FIFO中。一包模块的数据不能超过16字节长。
4、模块访问速度限制子程序起限制主CPU访问模块的频繁度，主CPU过于频繁地访问模块将干扰模块CPU的正常工作。访问速度限制在300次/秒以下。
应当理解的是，本发明方法上述实施例中的具体描述及其程序设计只是用来解释权利要求书，并不能以此去限定本发明方法请求保护的范围，专利保护范围应以权利要求书为准。

Claims (5)

1、一种主从通讯中自适应数据传输速率的通信方法，是基于一点对多点的主从通讯中主端装置Master采用分时切换的方式与多个从端装置Slaver进行通信，其特征在于，包括以下步骤：
(1)初始化，在所述主端装置Master中建立一个针对所述多个从端装置Slaver的通信状态表；
(2)所述主端装置Master依次访问所述多个从端装置Slaver，根据各个从端装置Slaver响应状况判定是否进行数据传输，并同时在所述通信状态表中记录所述多个从端装置Slaver的数据传输状态；
(3)所述主端装置Master根据上述的数据传输状态重新调整对所述多个从端装置Slaver的访问频率；
(4)重复操作步骤(2)、(3)对所述多个从端装置Slaver进行轮询访问及数据传输。
2、根据权利要求1所述的主从通讯中自适应数据传输速率的通信方法，其特征在于，所述步骤(2)中判定是否进行数据传输的过程包括：
所述主端装置Master设定一个访问频率依次访问所述多个从端装置Slaver；若有数据响应则进行此次数据传输，若无数据响应则不进行数据传输直接访问下一个从端装置Slaver。
3、根据权利要求1所述的主从通讯中自适应数据传输速率的通信方法，其特征在于，将所述访问频率限制在某一限定频率以内来防止主端装置Master过于频繁的访问而干扰从端装置Slaver的正常工作。
4、根据权利要求1所述的主从通讯中自适应数据传输速率的通信方法，其特征在于，所述主端装置Master采用串行总线结构与所述多个从端装置Slaver分时切换连接。
5、根据权利要求1至4任一项所述的主从通讯中自适应数据传输速率的通信方法，其特征在于，所述多个从端装置Slaver内的大数据包分为若干小数据包，所述主端装置Master可多次快速轮询完成主从数据的传输。
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