CN102279834A - 一种串行通讯方法 - Google Patents

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

一种串行通讯方法

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。