CN103546250A

CN103546250A - 一种用于车载终端的通信方法及系统

Info

Publication number: CN103546250A
Application number: CN201310430405.4A
Authority: CN
Inventors: 崔建忠
Original assignee: China Standard Software Co Ltd
Current assignee: China Standard Software Co Ltd
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明公开了一种用于车载终端的发送数据的通信方法，其包括以下步骤：S101.调用要完成功能的应用程序接口以形成向下层发送的命令内容；S102.对所述命令内容进行封装组成一数据帧；S103.发送所述数据帧，并将其存入本地的队列中；S104.对存入本地队列中的各个数据帧标记超时时长和重发次数；S105.经过一定时间间隔后，查询是否接收到下层返回的针对所述数据帧的ACK消息，如果接收到，则从所述队列中删除所述数据帧，如果未接受到ACK消息或者接收到了NACK消息，则基于所述重发次数来重新发送所述数据帧，并更新所述重发次数和超时时长。本发明通过增加通信数据的重发机制，提高了数据传输的可靠性与有效性。

Description

一种用于车载终端的通信方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地说，涉及一种用于车载终端的通信方法及系统。

背景技术

在车载终端行业内，基本上所有的串口通信机制都没有增加可靠性的实现。随着技术的不断发展，有越来越多的模块和新的功能增加到车载终端上，这就对通信的可靠性要求越来越高。而且，现在的车载终端已经发现了各种由于通信的不可靠导致的系统不稳定的情况，使得整个产品的可靠性降低。由于车载终端是应用在汽车上的产品，它的可靠性很可能直接关系到车内人员的安全问题，所以必须提出新的解决方案来处理这些问题。

目前，存在一种将通信指令按重要性分类，并对重要指令或者说是关键的指令无条件重发若干次（如10次），而对于不重要指令则直接传给接受方，如图1所示。虽然这种解决方案在一定程度上起到作用，但是它的问题也很明显，即存在一定的盲目性。一方面，有可能不重要的指令没收到，就丢失了，只是不会影响整个系统的稳定性，但是这一次的操作就失效了。另一方面，还可能重要指令对方已经收到了，但它还是要不停地发，这样造成了本就通信速率不高的串口传输了大量的冗余数据，造成通信的有效性降低，效率降低。

为此，需要设计一种可靠的通信方法和系统从而提高整机的可靠性与安全性。

发明内容

本发明针对汽车的电路工作环境比较差、电路干扰很多、经常导致串口数据传输出错的问题，提供了一种用于车载终端的发送数据的通信方法，该方法包括以下步骤：

S101、调用要完成功能的应用程序接口以形成向下层发送的命令内容；

S102、对所述命令内容进行封装组成一数据帧；

S103、发送所述数据帧，并将其存入本地的队列中；

S104、对存入本地队列中的各个数据帧标记超时时长和重发次数；

S105、经过一定时间间隔后，查询是否接收到下层返回的针对所述数据帧的ACK消息，如果接收到，则从所述队列中删除所述数据帧，如果未接受到ACK消息或者接收到了NACK消息，则基于所述重发次数来重新发送所述数据帧，并更新所述重发次数和超时时长。

在本发明的一个实施例中，在步骤S102中，通过调用发送数据的功能函数对所述命令内容进行进一步的封装，在所述命令内容前增加头部以及在所述命令后增加尾部。

在本发明的另一个实施例中，所述头部包括同步帧头、长度、帧数据编号、标志位和类型。

在本发明的一个实施例中，所述尾部包括校验码。

在本发明的一个实施例中，在步骤S105中，更新所述重发次数为将所述重发次数进行递减。

在本发明的一个实施例中，在步骤S105中，当重发次数为0次时，不发送所述数据帧，并从所述队列中删除所述数据帧，从而将其做丢弃处理。

根据本发明的一个方面，还提供了一种用于车载终端的接收数据的通信方法，其包括以下步骤：

S201、接收按照上述任一项所述的通信方法发送的含有命令内容的数据帧，并进行校验，如果校验正确，则向上层返回ACK消息；

S202、按照一系列协议规范解析所述数据帧，从而得到所述命令内容；

S203、根据所述命令内容执行相应操作。

在本发明方法的一个实施例中，在步骤S202中，按照串口协议规范解析所述数据帧，去除串口协议中规定的头部和尾部，其中所述头部包括同步帧头、长度、帧数据编号、标志位和类型。

在本发明的一个实施例中，按照帧数据编号将所述数据帧中的数据分发给对应的子协议，再由所述子协议将所述数据解析为所述命令内容。

在本发明的一个实施例中，如果校验不正确，则向上层返回NACK消息请求重新发送所述数据帧。

本发明带来了以下有益效果：本发明通过增加通信数据的重发机制，提高了数据传输的可靠性与有效性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是现有技术中的一种通信方式的流程图；

图2是一种重传机制的数据结构形式示意图；

图3是根据本发明的方法在ARM端发送数据的流程图；

图4是根据本发明的方法在ARM和MCU中实现数据收发的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明的实施例基于串口多层协议，并采用一种重传机制来保证数据传输的可靠性。其中，串口多层协议是一种通信协议，通过定义串口通信数据的帧格式和数据收发处理机制来实现数据的有效通信。而重传机制是用来解决协议中传输过程中数据出错问题的一种有效机制。当数据传输出现丢帧或者是错位的时候，会主动重传或者被请求重传。

在本发明的重传机制中，发送部分包括将上层应用的命令请求通过JNI（Java Native Interface,Java本机接口）传送到Native层。Native层负责将请求的命令转换为子协议的数据格式，然后交给下一层子协议层为数据加子协议头，继续传至下一层串口协议层，加上串口协议头部和校验码构成一个完整的数据帧由串口发送给下位机如微控制单元MCU。如果MCU收到该数据帧，就会发送一条确认信息ACK。如果在规定时间里，上位机（本发明采用RISC处理器ARM实现）未收到MCU的应答ACK消息，说明数据丢失或者传输过程中出错，上位机再重新发送数据。如此重复例如三次，如果下位机一直无响应，则丢弃该数据帧。这样就保证了数据的可靠性，在正常情况下，通过这样的三次重传的机制，就可以大大提高数据传输的有效性和可靠性，大大降低数据丢失和传输出错导致的系统不稳定性。

如图2所示，为重发机制的数据结构形式。该数据结构由两部分组成，或者称为双向循环链表。该表中包括一个头节点（list_head）和若干个数据结点（Node_t）。其中，头结点包含两个节点指针（Node_t^*prev，Node_t^*next）、发送队列长度（qlen）以及读写锁的信息（Rw_lock）。而数据节点包含构成链表的两个指针（Node_t^*prev，Node_t^*next）、重发总次数计数器（count）和超时计数器（timeout），以及发送的帧数据（Frame[256]）和它的大小信息（Frame_size）。

该发送队列是通过设置线程来维护的。该线程通过一个定时器，在一定的时间去遍历一次发送队列，并对timeout值减一。这样，遍历一次，timeout值少1。当timeout值为0时还没有收到对方的ACK信息，则把数据帧重发一次，并对该帧节点的发送次数计数器值也减一。如此三次，发送计数器的值也为零时，从队列中把这个节点删除。

在MCU处，接收部分的流程与发送部分的流程的顺序正好相反，包括从串口接收到ARM发送的数据，然后再把该串数据进行解析，先对数据进行校验，然后去掉串口协议头和校验部分，根据子协议标识把数据分发给对应的子协议，子协议的实现方式用单独的多个文件实现，便于将来模块化。接着由子协议把数据信息提取出来通过广播的方式发送到对应的应用程序。

下面，以车载终端的上位机采用ARM处理器为例来介绍本发明发送数据的方法。如图3所示，其中显示了在ARM端发送数据的流程图。

在步骤S101中，调用要完成功能的应用程序接口以形成向下层发送的命令内容。以让蜂鸣器以1K的频率发声1s为例，所形成的蜂鸣的命令格式为：设置蜂鸣命令+频率+时长，对应的数据为0x00 0x3E8 0x01。

在步骤S102中，对所述命令内容进行封装组成一数据帧。在该步骤中，通过调用发送数据的功能函数对命令内容进行进一步的封装，在命令内容前增加头部以及在所述命令后增加尾部。

在一个实施例中，头部可包括同步帧头、长度、帧数据编号、标志位和类型。尾部包括校验码，例如奇偶校验码或者CRC循环校验码等。

例如在ARM中，通过调用send_cmd（type,cmd,cmd_len）函数来对命令进行封装。其中，第一个参数为类型，其包括收音机类型、DVD类型、音频类型、视频类型、其它类型等。这里，蜂鸣器操作属于其它类型。第二个参数是命令，即步骤S101中的命令格式。第三个参数为命令长度，在此为3。

如前说述，在ARM处调用send_cmd（）函数时，首先为命令内容增加协议头和校验值，包括同步帧头+长度+协议编号+标志位+类型+命令+校验值。针对蜂鸣器操作的命令，按照上述规定，产生的包含命令内容的数据帧为0xf0 0xf1 0x08 0x00 0x00 0x01 0xff 0x00 0x3E8 0x01 0x3d，这帧数据就是告诉MCU让蜂鸣器以1K的频率发声1s。

接下来，在步骤S103中，发送所述数据帧，并将其存入队列中。在本发明的一个实施例中，ARM通过串口将这帧数据发送给MCU，同时把这帧数据存入队列。

如图3所示，在步骤S104中，对存入队列中的各个数据帧标记超时时长和重发次数。在本例中，例如可标记超时时长为1s，重发次数为3次。在步骤S105中，经过一定时间间隔后，查询下层返回的针对所述数据帧的ACK消息或NACK消息，如果接收到ACK消息，则从所述队列中删除所述数据帧，如果未接受到ACK消息或者接收到NACK消息，则基于所述重发次数来重新发送所述数据帧，并更新所述重发次数，其中，所述时间间隔与超时时长有关。

例如，到1s的时候，如果还没收到MCU发送来的ACK，则重发次数减少一次，并把这帧数据再重发一次给MCU，如此重复3次，如果还是没有收到MCU的ACK，则把这帧数据丢弃。如果在前几步任何阶段收到MCU发来的ACK，则删除队列中这个帧，表示数据已经正确传给MCU。

在本发明的一个实施例中，更新重发次数为将重发次数进行递减。当重发次数为0次时，不发送数据帧，并从队列中删除所述数据帧，从而将其做丢弃处理。

本发明还提供了一种用于车载终端的接收数据的通信方法，其包括以下步骤：

S201、接收按照上述通信方法发送的含有命令内容的数据帧，并进行校验，如果校验正确，则向上层返回ACK消息；

S203、根据所述命令内容执行相应操作。

在步骤S202中，按照串口协议规范解析所述数据帧，去除串口协议中规定的头部和尾部，其中所述头部包括同步帧头、长度、帧数据编号、标志位和类型。

按照帧数据编号将所述数据帧中的数据分发给对应的子协议，再由所述子协议将所述数据解析为所述命令内容。

如果校验不正确，则向上层返回NACK消息请求重新发送所述数据帧。

进一步以蜂鸣器发声为例来解释上述接收数据的步骤。当MCU接收到数据后，对0xf0 0xf1 0x08 0x00 0x00 0x01 0xff 0x00 0x3E8 0x01 0x3d这帧数据进行校验。如果校验正确，则给ARM发送ACK，格式为0xf0 0xf1 0x05 0x00 0x00 0x01 0xff 0xNN。如果校验没通过，说明传输过程中发生错误，则发送NACK，格式为0xf0 0xf1 0x05 0x00 0x00 0x02 0xff 0xNN，请求ARM重新发送这一帧数据。当然，MCU也可以采取不发送任何数据的方式，由ARM根据重传次数来决定是否重新发送数据。

当正确地接收到命令后，MCU根据收到的命令执行相应的操作。如配置驱动蜂鸣发声的PWM控制器，设置脉冲占空比与脉冲长度，来驱动蜂鸣以1K的频率发声1s。执行成功后给ARM发送正确执行命令的消息，如果执行命令的动作由于特殊原因不能完成，则给ARM回复命令执行失败消息。在MCU执行发送数据的过程同ARM发送命令的过程，如图4所示。

以上结合简单的蜂鸣发声命令来介绍本发明，其它命令在本发明中以类似的方式实现。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种用于车载终端的发送数据的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

S102、对所述命令内容进行封装组成一数据帧；

S103、发送所述数据帧，并将其存入本地的队列中；

2.如权利要求1所述的通信方法，其特征在于，在步骤S102中，通过调用发送数据的功能函数对所述命令内容进行进一步的封装，在所述命令内容前增加头部以及在所述命令后增加尾部。

3.权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述头部包括同步帧头、长度、帧数据编号、标志位和类型。

4.权利要求2所述的通信方法，其特征在于，所述尾部包括校验码。

5.如权利要求1-4中任一项所述的通信方法，其特征在于，在步骤S105中，更新所述重发次数为将所述重发次数进行递减。

6.如权利要求5所述的通信方法，其特征在于，在步骤S105中，当重发次数为0次时，不发送所述数据帧，并从所述队列中删除所述数据帧，从而将其做丢弃处理。

7.一种用于车载终端的接收数据的通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

S201、接收按照权利要求1-6中任一项所述的通信方法发送的含有命令内容的数据帧，并进行校验，如果校验正确，则向上层返回ACK消息；

S203、根据所述命令内容执行相应操作。

8.如权利要求7所述的通信方法，其特征在于，在步骤S202中，按照串口协议规范解析所述数据帧，去除串口协议中规定的头部和尾部，其中所述头部包括同步帧头、长度、帧数据编号、标志位和类型。

9.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，按照帧数据编号将所述数据帧中的数据分发给对应的子协议，再由所述子协议将所述数据解析为所述命令内容。

10.如权利要求8所述的通信方法，其特征在于，如果校验不正确，则向上层返回NACK消息请求重新发送所述数据帧。