CN102279834A - 一种串行通讯方法 - Google Patents
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Abstract
一种串行通讯方法,参与数据通讯的设备之间通过一条电信号导线进行数据通讯,通讯设备之间的数据传输时,将高、低电平中的一种作为同步信号,另一种作为数据信号,在每个同步信号脉冲后面跟随一比特数据信号脉冲,传输的实际逻辑值由数据信号脉冲宽度的不同而识别,数据流以数据位为基本单位,串行传输,通讯过程为主从式单向通讯方式,兼容主从式双向通讯,同时可完成点对点通讯和点对多点通讯,该通讯方法简单,尤其适合用于通讯频率不稳定的通讯设备之间的数据交换,适合没有多条信号线的通讯环境,成本低,通讯稳定、可靠。
Description
技术领域:
本发明涉及一种串行通讯方法,适用于通讯设备之间的数据交换,尤其适合用于通讯频率不稳定的通讯设备之间的数据交换。
背景技术:
随着技术的发展和人民生活水平的提高,数据通讯存在于日常生活中的各个环节,但通常的串行通讯对于系统时钟精度要求较高,一旦通讯双方的通讯频率偏差,将导致无法通讯,目前主流的单片机均带有内置的RC振荡器,由于RC振荡器本身的原因,存在精度不高、稳定性差的问题,为实现稳定的时钟,各设备通常需要增加外部振荡器,而不能采用单片机的内置RC振荡器作为系统时钟源,这样将增加设备成本,带来新的故障点,同时增加外部振荡器部件,将增大电子线路板的尺寸,但某些设备,如智能发讯水表,供线路板安装的位置很小,很难将外部振荡器部件安装入计量表具内;而且通常的通讯双方至少需要两条通讯线连接,也给资源少的设备带来设计难度,这样不光成本增加,而且装配难度、设计难度大,将抑制该类产品的推广与使用。
发明内容:
本发明的设计目的:提供一种能在通讯双方通讯频率偏差大的情况下,仅依赖一条通讯线,进行可靠的数据通讯的方法,具有通讯速度高,容错能力强,实现简单,成本低的特点。
本发明所提供的一种串行通讯方法,包括一组通讯设备,通讯设备通过一条信号线连接,本发明为实现上述目的,采用如下方案:
串行通讯设备之间的数据交换,可理解为一组高电平、低电平电信号的比特流在设备间传输,在一次通讯过程中,将一组通讯设备中的通讯发起方称为主叫方,另外的称为被叫方,需要进行数据通讯时,主叫方将连接线的端口设置为输出,被叫方的连接线的端口设置为高阻输入,为准确区分传输的高、低电信号,本发明将电信号的传输依照:通讯设备之间的数据传输时,将高、低电平中的一种作为同步信号,另一种作为数据信号,在每个同步信号脉冲后面跟随一比特数据信号脉冲,传输的实际逻辑值由数据信号脉冲宽度的不同而识别,具体的通讯方法为:先传输一个定长为Tsy的低电平同步信号,在低电平同步信号后跟随发送实际传输数据内容的,宽度为TH高电平信号,根据实际传输逻辑的高、低电信号的内容决定发送的高电平信号的宽度,预先约定传输逻辑为低电平信号时,TH的宽度为Tsy宽度的一固定比例值,定义为THL;传输逻辑为高电平信号时,TH的宽度为Tsy宽度的另一固定比例值,定义为THH,THL与THH的宽度差值足够明显,接收设备通过对接收到的高、低电平电信号长度分析,解析出传输的数据位逻辑,从而实现数据通讯。
为实现本发明的内容,参与通讯的接收、发送设备也可遵循如下协议:先传输一个定长为Tsy的低电平同步信号,在低电平同步信号后跟随发送实际传输数据内容的,宽度为TH高电平信号,根据实际传输逻辑的高、低电信号的内容决定发送的高电平信号的宽度,对应数据信号的“0”逻辑的高电平宽度范围为:THL:{TL1,TL2},对应数据信号的“1”逻辑的高电平宽度范围为:THH:{TH1,TH2},THL与THH取值范围不重叠,同步信号的低脉中宽度为Tsy,对Tsy长度不限定,接收设备通过对接收到的高电平电信号长度分析,解析出传输的数据位逻辑,从而实现数据通讯。
本发明为实现了在一条通讯线上实现通讯设备双方的双向通讯,当需要做双向通讯时,单向通讯完成后,通过将接收方与发送方互换,实现主从式双向通讯,兼容主从式单向通讯方式,数据传输以比特为单位,串行传输数据。
本发明为实现了在一条通讯线上实现点对点,或点对多点之间的通讯,采用通讯设备在一定的时间内,整个通讯网络仅有唯一的一个设备处于发送状态,其他设备均处于接收状态的方式,在点对多点之间的通讯时,通过主叫方发送附加有指定被叫应答的信息数据,来确定多个被叫方中唯一的一个设备回答,来完成通讯。
本发明的优点:
1、通过软件功能,不需要另外增加产品的成本,单线串行双向通讯,而且实现方式简单,可靠。
2、采用脉冲宽度的比较测量方法实现串行通讯,不要求限制通讯双方的频率偏差量,能适合各种恶劣环境。
3、只需要一条通讯线完成通讯网络间设备通讯,使用方便。
附图说明:
图1:本发明实施例通讯电信号示意图。
具体实施方式:
本发明通过非限制性地提供一个具体实施例,说明本发明的实施方案:
在实施例中,假设参与通讯的设备为两个设备,定义为:a设备与b设备,其中:a设备通讯频率偏差为:下偏100%,b设备通讯频率偏差为:下偏10%,a设备为主叫方,b设备为被叫方,假设在标准通讯频率的情况下:Tsy=200us,THH=300us,为Tsy的1.5倍,THL=100us,为Tsy的0.5倍,THH与THL的宽度差足够大,在实际使用中,由于a、b两个设备的频率偏差分别下偏差100%和10%的问题,a设备发送的脉冲宽度依次为:Tsya=400us,THHa=600us,THLa=200us,b设备接收到的脉冲宽度依次为:Tsyb=440us,THHb=660us,THLb=220us,在b设备的信号解析时,可认为:高电平宽度低于Tsyb的高电平脉冲为逻辑“0”,高电平宽度大于Tsyb的高电平脉冲为逻辑“1”,一次完成比特流的解析,实现通讯过程。
对于频率偏差较小的通讯系统,可以采用指定THH与THL范围,假定在例证中的设定的THH的中心值为:400us,THL的中心值为:150us,如果预先设定a、b两个设备的频率均不大于20%,则在比特流的解析中,可以将接收到的信号在:大于90us、小于210us的范围内高电平脉冲为逻辑“0”,大于240us小于560us的范围内高电平脉冲为逻辑“1”,从而完成数据交换。
对于a、b两个设备的通讯数据交换,仅通过一条信号线完成,为解决通讯冲突问题,最简单的协议为:a、b两个设备在空闲时,均处于数据接收态,当有数据传送需求时,主叫方转为发送态,给被叫方先发送一个约定的启动信号,再发送实际的数据流,发送完成后,主叫方自动进入接收态,等待接收数据,完成单线主从式双向通讯,兼容主从式单向通讯方式。
除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式与处理方式,但凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明权利要求的保扩范围内。
Claims (4)
1.一种串行通讯方法,其特征在于:参与数据通讯的设备之间通过一条电信号导线进行数据通讯,通讯设备之间的数据传输时,将高、低电平中的一种作为同步信号,另一种作为数据信号,在每个同步信号脉冲后面跟随一比特数据信号脉冲,传输的实际逻辑值由数据信号脉冲宽度的不同而识别,其通讯方法为:现定义同步信号为低电平信号,先传输一个定长为Tsy的低电平同步信号,在低电平同步信号后跟随发送实际传输数据内容的,宽度为TH高电平信号,实际传输逻辑的高、低电信号的内容由发送的高电平信号的不同宽度决定,预先约定传输逻辑为低电平信号时,TH的宽度为Tsy宽度的一固定比例值,定义为THL;传输逻辑为高电平信号时,TH的宽度为Tsy宽度的另一固定比例值,定义为THH,THL与THH的宽度差值足够明显,接收设备通过对接收到的高、低电平电信号长度解析,实现数据通讯。
2.根据权利要求1所述的串行通讯方法,其特征在于:通讯接收、发送双方遵循如下协议:同步信号脉冲为低电平,数据脉冲为高电平,对应数据信号的“0”逻辑的高电平宽度范围为:THL:{TL1,TL2},对应数据信号的“1”逻辑的高电平宽度范围为:THH :{TH1,TH2},THL与THH取值范围不重叠,同步信号的低脉冲宽度为Tsy,对Tsy长度不限定,接收设备通过对接收到的高电平电信号长度解析,实现数据通讯。
3.根据权利要求1或2所述的串行通讯方法,其特征在于:通过一条通讯线,实现点对点,点对多点之间的通讯,
4.根据权利要求1或2所述的串行通讯方法,其特征在于:通讯过程为主从式双向通讯,兼容主从式单向通讯方式,以比特为单位,串行传输数据。
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