CN103647728A - 一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，通过STM32单片机对现场数据进行采集，并根据Linux系统下发指令对采集到的数据进行读写操作，并将写好的数据放入上发Linux系统任务队列，每隔1s就将存放在上发Linux系统任务队列中的数据上传至Linux系统；Linux系统根据实时需求向STM32单片机下发任务，STM32单片机解析Linux系统下发的任务指令，并将解析的任务指令放入上发Linux系统任务队列，便于STM32单片机执行相应的任务指令。本发明提高了双CPU的处理能力和数据处理速率；减低了串口通讯时丢失数据包的机率；所述的Linux系统下发STM32单片机串口数据、CAN数据接收和GPS数据接收均为中断接收，提高了串口通讯过程中的抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种通讯方法，特别是涉及一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法。
背景技术
随着计算机的发展，嵌入式设备中多核架构已广泛运用于各个领域，为了满足实时采集丰富的数据并实时处理进行数据处理，为了提高整个系统的实时数据处理能力，通过协处理器采集数据，主CPU进行复杂的数据处理已成为嵌入式系统的发展方向之一。
双CPU之间的通讯有I/O、串口、SPI、蓝牙和网络等方式。串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线 、地址线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式，硬件实现简单，不需要操作系统的支持，可以直接由硬件电路实现，硬件成本低，容易实现，它使用数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，最简单的串口通信仅使用3跟线，地址线、接收和发送，可半双工和全双工工作，在嵌入式设备设计中，硬件电路简单，软件开发容易，因此在多CPU嵌入式系统中得到普遍使用。
中国专利申请号：200810070644.2公开了一种嵌入式系统的串口可靠通讯控制方法，其具体技术方案是：在嵌入式系统中内存连续地址开设一个接收缓冲区FIFO，采用串口中断工作模式，分为前台和后台两个层次，后台完成串口接收功能，前台在串口任务接收完成后对接收缓冲区的数据进行解析处理。当以字节物理地址对接收任务计时，计时器被赋予一非零值，一旦变为零，说明接收任务完成。上述发明较好地解决了串口通讯任务中潜在的非有限性、不连续性和间断性等问题，但是，其双CPU处理能力差异，串口通讯时易出现丢包问题，随着速率的提高，其稳定性，通信距离都会成反比的相应发生变化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，通过STM32单片机对现场数据进行采集，并根据Linux系统下发指令对采集到的数据进行读写操作，并将写好的数据放入上发Linux系统任务队列，并每隔1s就将存放在上发Linux系统任务队列中的数据上传至Linux系统；Linux系统根据实时需求向STM32单片机下发任务，STM32单片机解析Linux系统下发的任务指令，并将解析的任务指令放入上发Linux系统任务队列，便于STM32单片机执行相应的任务指令，从而提高双CPU的处理能力和数据处理速率；每隔1sSTM32单片机就将存放在上发Linux系统任务队列中的数据上传至Linux系统，减低串口通讯时丢失数据包的机率；所述的Linux系统下发STM32单片机串口数据、CAN数据接收和GPS数据接收均为中断接收，从而提高串口通讯过程中的抗干扰能力。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，它包括一个STM32单片机数据读写步骤和一个Linux系统数据读写步骤，所述的STM32单片机数据读写步骤包括以下步骤：
S101：STM32单片机进入工作状态，Linux系统向STM32单片机下发串口数据；
S102：STM32单片机读取各IO口的状态数据和AD采样值；
S103：STM32单片机解析Linux系统下发的串口数据，并将解析后的数据放入上发Linux系统任务队列；
S104：STM32单片机根据Linux系统下发的串口数据对获取到的IO口数据和AD采样值进行读写操作，并将写好的数据放入上发Linux系统任务队列；
S105：STM32单片机的CAN端口读取CAN数据，若有CAN数据，则对读取到的CAN数据放入上发Linux系统任务队列，执行步骤S106；若无CAN数据，则直接执行步骤S106；
S106：STM32单片机的GPS端口读取GPS数据，并将读取到的GPS数据进行解析，解析结果放入上发Linux系统任务队列；
S107：STM32单片机将上发Linux系统任务队列中的数据进行打包，每隔1s将数据包上传至Linux系统，并返回步骤S101。
所述的Linux系统数据读写步骤包括以下步骤：
S201：读取STM32单片机串口数据，并对STM32单片机上传的数据包进行解析，解析结果放入读取队列，便于其它功能模块读取；
S202：读下发STM32单片机任务队列，并根据任务指令写下发数据到STM32单片机；
S203：其它任务处理，返回步骤S201。
所述的步骤S102具体包括以下步骤：
S1021：判断是否有IC卡插入，若有IC卡插入，则读IC卡信息，并将读取到的IC卡信息写入上发Linux系统任务队列，执行步骤S1022，若无IC卡插入，则直接执行步骤S1022；
S1022：判断是否存在TTS数据，若存在TTS数据，则写语音数据到TTS模块，执行步骤S1023，若没有TTS数据，则直接执行步骤S1023；
S1023：判断是否进行拍照，若正在进行拍照，则将拍照结果放入上发Linux系统任务队列，执行步骤S103，若没有进行拍照，则直接执行步骤S103。
所述的下发STM32单片机任务包括LCD显示任务，若Linux系统向STM32单片机下发LCD显示任务，则STM32单片机解析Linux系统下发的LCD显示数据，并将解析结果写入LCD模块，若Linux系统没有向STM32单片机下发LCD显示任务，则LCD显示内容由STM32单片机控制。
所述的下发STM32单片机任务包括打印任务，若Linux系统向STM32单片机下发打印任务，则STM32单片机解析Linux系统下发的打印数据，并将解析结果写入上发Linux系统任务队列，若Linux系统没有向STM32单片机下发打印任务，则不进行该步骤。
所述的Linux系统下发STM32单片机串口数据、CAN数据接收和GPS数据接收均为中断接收。
与现有技术相比，本发明具有以下几个有益效果：
1）通过STM32单片机现场数据进行采集，并根据Linux系统下发指令对采集到的数据进行读写操作，并将写好的数据放入上发Linux系统任务队列，并每隔1s就将存放在上发Linux系统任务队列中的数据上传至Linux系统；Linux系统根据实时需求向STM32单片机下发任务，STM32单片机解析Linux系统下发的任务指令，并将解析的任务指令放入上发Linux系统任务队列，便于STM32单片机执行相应的任务指令，从而提高了双CPU的处理能力和数据处理速率；
2）由于每隔1sSTM32单片机就将存放在上发Linux系统任务队列中的数据上传至Linux系统，减低了串口通讯时丢失数据包的机率；
3）所述的Linux系统下发STM32单片机串口数据、CAN数据接收和GPS数据接收均为中断模式接收为中断接收，提高了串口通讯过程中的抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明的STM32单片机读写数据流程图；
图2为本发明的Linux系统读写数据流程图；
图3为本发明的步骤S102具体步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和2所示，一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，它包括一个STM32单片机数据读写步骤和一个Linux系统数据读写步骤，所述的STM32单片机数据读写步骤包括以下步骤：
S101：STM32单片机进入工作状态，Linux系统向STM32单片机下发串口数据；
S102：STM32单片机读取各IO口的状态数据和AD采样值；
S103：STM32单片机解析Linux系统下发的串口数据，并将解析后的数据放入上发Linux系统任务队列；
S104：STM32单片机根据Linux系统下发的串口数据对获取到的IO口数据和AD采样值进行读写操作，并将写好的数据放入上发Linux系统任务队列；
S105：STM32单片机的CAN端口读取CAN数据，若有CAN数据，则对读取到的CAN数据放入上发Linux系统任务队列，执行步骤S106；若无CAN数据，则直接执行步骤S106；
S106：STM32单片机的GPS端口读取GPS数据，并将读取到的GPS数据进行解析，解析结果放入上发Linux系统任务队列；
S107：STM32单片机将上发Linux系统任务队列中的数据进行打包，每隔1s将数据包上传至Linux系统，并返回步骤S101。
所述的Linux系统数据读写步骤包括以下步骤：
S201：读取STM32单片机串口数据，并对STM32单片机上传的数据包进行解析，解析结果放入读取队列，便于其它功能模块读取；
S202：读下发STM32单片机任务队列，并根据任务指令写下发数据到STM32单片机；
S203：其它任务处理，返回步骤S201。
如图3所示，所述的步骤S102具体包括以下步骤：
S1021：判断是否有IC卡插入，若有IC卡插入，则读IC卡信息，并将读取到的IC卡信息写入上发Linux系统任务队列，执行步骤S1022，若无IC卡插入，则直接执行步骤S1022；
S1022：判断是否存在TTS数据，若存在TTS数据，则写语音数据到TTS模块，执行步骤S1023，若没有TTS数据，则直接执行步骤S1023；
S1023：判断是否进行拍照，若正在进行拍照，则将拍照结果放入上发Linux系统任务队列，执行步骤S103，若没有进行拍照，则直接执行步骤S103。
所述的下发STM32单片机任务包括LCD显示任务，若Linux系统向STM32单片机下发LCD显示任务，则STM32单片机解析Linux系统下发的LCD显示数据，并将解析结果写入LCD模块，若Linux系统没有向STM32单片机下发LCD显示任务，则LCD显示内容由STM32单片机控制。
所述的下发STM32单片机任务包括打印任务，若Linux系统向STM32单片机下发打印任务，则STM32单片机解析Linux系统下发的打印数据，并将解析结果写入上发Linux系统任务队列，若Linux系统没有向STM32单片机下发打印任务，则不进行该步骤。
所述的Linux系统下发STM32单片机串口数据、CAN数据接收和GPS数据接收均为中断接收。
通过上述方法有效地提高了双CPU之间的处理能力和数据处理速率，降低了串口通讯过程中数据丢失的机率，提高了串口通讯过程中的抗干扰能力。本发明采用STM32F103VC单片机作为辅助CPU，使得数据处理速率得到了提高，其对中断信号的响应速率快，从而提高了串口通信过程中的抗干扰能力，且功耗低，支持多中外设，能够同时采集多种信息。
以上所述仅是发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，其特征在于：它包括一个STM32单片机数据读写步骤和一个Linux系统数据读写步骤，所述的STM32单片机数据读写步骤包括以下步骤：
S101：STM32单片机进入工作状态，Linux系统向STM32单片机下发串口数据；
S102：STM32单片机读取各IO口的状态数据和AD采样值；
S103：STM32单片机解析Linux系统下发的串口数据，并将解析后的数据放入上发Linux系统任务队列；
S104：STM32单片机根据Linux系统下发的串口数据对获取到的IO口数据和AD采样值进行读写操作，并将写好的数据放入上发Linux系统任务队列；
S105：STM32单片机的CAN端口读取CAN数据，若有CAN数据，则对读取到的CAN数据放入上发Linux系统任务队列，执行步骤S106；若无CAN数据，则直接执行步骤S106；
S106：STM32单片机的GPS端口读取GPS数据，并将读取到的GPS数据进行解析，解析结果放入上发Linux系统任务队列；
S107：STM32单片机将上发Linux系统任务队列中的数据进行打包，每隔1s将数据包上传至Linux系统，并返回步骤S101。
2.所述的Linux系统数据读写步骤包括以下步骤：
S201：读取STM32单片机串口数据，并对STM32单片机上传的数据包进行解析，解析结果放入读取队列，便于其它功能模块读取；
S202：读下发STM32单片机任务队列，并根据任务指令写下发数据到STM32单片机；
S203：其它任务处理，返回步骤S201。
3.根据权利要求1所述的一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，其特征在于：所述的步骤S102具体包括以下步骤：
S1021：判断是否有IC卡插入，若有IC卡插入，则读IC卡信息，并将读取到的IC卡信息写入上发Linux系统任务队列，执行步骤S1022，若无IC卡插入，则直接执行步骤S1022；
S1022：判断是否存在TTS数据，若存在TTS数据，则写语音数据到TTS模块，执行步骤S1023，若没有TTS数据，则直接执行步骤S1023；
S1023：判断是否进行拍照，若正在进行拍照，则将拍照结果放入上发Linux系统任务队列，执行步骤S103，若没有进行拍照，则直接执行步骤S103。
4.根据权利要求1所述的一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，其特征在于：所述的下发STM32单片机任务包括LCD显示任务，若Linux系统向STM32单片机下发LCD显示任务，则STM32单片机解析Linux系统下发的LCD显示数据，并将解析结果写入LCD模块，若Linux系统没有向STM32单片机下发LCD显示任务，则LCD显示内容由STM32单片机控制。
5.根据权利要求1所述的一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，其特征在于：所述的下发STM32单片机任务包括打印任务，若Linux系统向STM32单片机下发打印任务，则STM32单片机解析Linux系统下发的打印数据，并将解析结果写入上发Linux系统任务队列，若Linux系统没有向STM32单片机下发打印任务，则不进行该步骤。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的一种STM32单片机与Linux系统高速串口抗干扰通讯方法，其特征在于：所述的Linux系统下发STM32单片机串口数据、CAN数据接收和GPS数据接收均为中断接收。
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