CN103914419A - 一种板级mcu间通信的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种板级MCU间通信的方法及系统，通过预定帧头标识和帧尾标识的数据帧对采集到的数据进行封装，并在数据帧的帧头和帧尾间包含有与帧头标识或帧尾标识的相同的数据时进行数据转换，使得目标MCU在执行中断程序时通过帧头标识和帧尾标识判断数据接收开始与结束并进行处理，缩短了MCU之间通信的时间间隔，而且源MCU以接收命令的发送模式只发送目标MCU所需要的实时数据，提高了数据传输的实时性，解决了误码率高的问题，提高了源MCU的工作效率，进而提高了系统性能。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种板级MCU间通信的方法及系统。
背景技术
板级MCU之间多采用串口通信的方式。图1为现有技术中板级MCU间通信的示意图。如图1所示，通信比特率根据需要进行设置，采用定时器中断的方式发送数据。设每隔时间t定时器发生一次溢出中断，即每隔时间tMCU1通过串口发送一帧数据给MCU2。数据格式为：Target address（目标地址）+Source address（源地址）+Length（长度）+Command（命令字）+Data n（数据内容）+Check（校验和）,MCU2接到数据后进行处理，在中断程序里判断和控制机器的工作状态。该种通信模式由于数据传输过程中需要经过多路A/D采集与转换，误码率高，加之MCU2工作任务调度问题，使得MCU2接收数据的时间间隔变长，会严重影响MCU间通信效率及设备的控制精度，无法满足设备实时性的基本要求。尤其对于实时性、精度要求高的领域，如医疗领域中麻醉剂、呼吸机等设备，设备响应延迟可能会造成严重的后果，存在极大的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种板级MCU间通信的方法及系统，通过对数据帧格式和数据格式的优化，加上MCU间通信模式的改变，解决了MCU间通信误码率高、传输效率低、实时性差的问题。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种板级MCU间通信的方法，包括，
源MCU对采集到的数据部分进行封装得到预定格式的数据帧，并将所述数据帧发送到目标MCU；其中，所述预定格式的数据帧在数据部分的前后分别添加帧头标识和帧尾标识以定义数据帧的帧头和帧尾；
目标MCU根据所述帧头标识和帧尾标识分别控制对所述数据帧的启动接收和结束接收。
当所述数据部分包含有与所述帧头标识或帧尾标识相同的数据时，源MCU利用预定义的转换格式字符将所述数据部分中与帧头标识或帧尾标识相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据。所述帧头标识和帧尾标识分别为1个字节的字符数据，所述转换格式字符为1个字节的字符数据
当所述数据部分包含有与所述转换格式字符相同的数据时，源MCU利用所述转换格式字符将所述数据部分中与该转换格式字符相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据。
所述源MCU在接收到目标MCU的数据请求命令后，按照所述数据帧的预定格式对数据部分进行封装后发送到目标MCU。
所述数据部分仅包括目标MCU请求的数据内容。
相应地，本发明还公开一种板级MCU间通信的系统，所述系统包括，
源MCU模块，用于对采集到的数据部分进行封装得到预定格式的数据帧，并将所述数据帧发送到目标MCU；其中，所述预定格式的数据帧在数据部分的前后分别添加帧头标识和帧尾标识以定义数据帧的帧头和帧尾；
目标MCU模块，用于根据所述帧头标识和帧尾标识分别控制对所述数据帧的启动接收和结束接收。
所述系统还包括转换模块，当所述数据部分包含有与所述帧头标识或帧尾标识相同的数据时，源MCU利用预定义的转换格式字符将所述数据部分中与帧头标识或帧尾标识相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据。所述帧头标识和帧尾标识分别为1个字节的字符数据，所述转换格式字符为1个字节的字符数据。
所述转换模块还用于当所述数据部分包含有与所述转换格式字符相同的数据时，源MCU利用所述转换格式字符将所述数据部分中与该转换格式字符相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据。
所述源MCU模块在接收到目标MCU模块的数据请求命令后，按照所述数据帧的预定格式对数据部分进行封装后发送到目标MCU模块。
所述数据部分仅包括目标MCU请求的数据内容。
由上述技术方案可知，本发明通过预定帧头标识和帧尾标识的数据帧对采集到的数据进行封装，并在数据帧的帧头和帧尾间包含有与帧头标识或帧尾标识的相同的数据时进行数据转换，使得目标MCU在执行中断程序时通过帧头标识和帧尾标识判断数据接收开始与结束并进行处理，缩短了MCU之间通信的时间间隔，而且源MCU以接收命令的发送模式只发送目标MCU所需要的实时数据，提高了数据传输的实时性，解决了误码率高的问题，提高了源MCU的工作效率，进而提高了系统性能。
附图说明
图1为现有技术中板级MCU间通信的示意图；
图2为本发明实施例的预定格式的数据帧的示意图；
图3为本发明第一实施例的板级MCU间通信的方法流程图；
图4为本发明第二实施例的板级MCU间通信的方法的流程图；
图5为本发明字节转换示意图；
图6为本发明第一实施例的板级MCU间通信的系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的技术方案通过预定格式的数据帧对采集数据进行封装后发送，优化板级MCU之间的通信协议；在MCU间传输数据帧时，数据帧的发送模式由原来的定时发送方式改成接收上位机的命令再发送，且删除数据帧中不必要的数据字节，这样不但缩短了MCU之间通信的时间间隔，提高了数据传输的实时性，使得数据传送子系统（BDU）能够更加精确的控制设备精度。
图3为本发明第一实施例的板级MCU间通信的方法流程图。如图3所示，该方法包括如下步骤：
步骤301：源MCU对采集到的数据部分进行封装得到预定格式的数据帧，并将所述数据帧发送到目标MCU。
其中，所述预定格式的数据帧在数据部分的前后分别添加帧头标识和帧尾标识以定义数据帧的帧头和帧尾；
MCU间进行通信时，无主从之分，源MCU和目标MCU是根据数据传输方向相对而言的。通过预定格式的数据帧对采集数据封装封装后传输，对通信协议进行优化。本实施例中通信波特率可以根据实际情况进行设置，每隔时间t定时器发生一次溢出中断，源MCU和目标MCU间进行数据传输。其中，时间t可根据需要设置，如要求数据发送的频率高时，t设置的小一些（如2.5ms）；如要求数据发送频率低时，t设置的大一些（如10ms）。
图2为本发明实施例的预定格式的数据帧的示意图。如图2所示，数据帧格式如下：帧头+Command（命令字）+Data n（数据部分）+Checksum（校验和）+帧尾。帧头默认为是一帧数据的起始字节，通过特定的标识符进行标识，帧尾默认为是一帧数据的结束字节，通过特定的标识符进行标识。所述帧头和帧尾分别为1个字节的字符数据。
源MCU将要发送的数据部分按照图2中数据帧格式进行封装，基于优化后的通信协议将数据帧发送到目标MCU。
其中，所述源MCU发送数据帧可以是根据目标MCU发送的数据请求进行发送的。所述数据部分仅包括目标MCU请求的数据内容。
步骤302：目标MCU根据所述帧头标识和帧尾标识分别控制对所述数据帧的启动接收和结束接收。
目标MCU在对接收到的数据帧进行解封装的过程中，根据优化的通信协议，当接收到帧头标识时，默认为接收一帧数据开始，当接收到帧尾标识时，默认该帧数据接收完成，即可做进一步处理。
本实施例中，基于优化后的通信协议，目标MCU接收源MCU发送的数据帧，根据帧头标识和帧尾标识即可判断数据帧接收是否完成，不必再像现有通信协议中等待接收数据帧的长度及未接收的字节，根据实际接收到的字节数判断该帧数据是否接收完成，能够减少处理中断的时间，提高MCU的工作效率，此外，源MCU以接收命令的方式发送目标MCU需要的实时数据，满足了数据传输实时性的要求。
图4为本发明第二实施例的板级MCU间通信的方法的流程图。如图4所示，所述方法包括如下步骤：
步骤401：源MCU对采集到的数据部分先进行数据转换，然后对所述转换后的数据进行封装得到预定格式的数据帧，并将所述数据帧发送到目标MCU。
其中，所述预定格式的数据帧在数据部分的前后分别添加帧头标识和帧尾标识以定义数据帧的帧头和帧尾；
图2为本发明实施例的预定格式的数据帧的示意图。如图2所示，数据帧格式如下：帧头+Command（命令字）+Data n（数据部分）+Checksum（校验和）+帧尾。帧头默认为是一帧数据的起始字节，通过特定的标识符进行标识，帧尾默认为是一帧数据的结束字节，通过特定的标识符进行标识。所述帧头和帧尾分别为1个字节的字符数据。
本实施例中预先定义一个转换格式字符，所述转换格式字符为与帧头标识和帧尾标识不同的特定字符，当待封装的数据部分包含有与帧头标识、帧尾标识或者所述转换格式字符相同的数据时，利用所述转换格式字符将数据部分的相应内容转换成不同的数据。所述转换格式字符为1个字节的字符数据。
图5为本发明实施例的字节转换示意图。其中，所述特定标识值0xa0和0xa1分别作为数据帧的帧头标识和帧尾标识来定义数据帧的帧头和帧尾，所述帧头标识和帧尾标识分别为1个字节的字符数据；所述0xa2表示转换格式字符，所述转换格式字符为1个字节的字符数据，不具有真实的数据意义，所述特定标识值和转换格式字符都采用十六进制表示。当数据帧的数据部分包含有a0、a1或a2时，利用转换格式字符0xa2对a0、a1或a2进行转换。如图5所示，本实施例中预定义的特定标识值0xa0、0xa1和转换格式字符0xa2按照图5规定的关系进行转换，将单字节数据转换为双字节，即如果预定格式的数据帧的数据部分Data n含有a0、a1或a2时,在封装数据帧时，将相应的单字节转换为双字节，分别表示为a200、a201、a202，否则，在后续步骤数据帧解封装时会出错。
本实施例中，采集数据部分包含有帧头标识或者帧尾标识相同的数据，先对采集数据进行转换，然后通过预定格式的数据帧对转换后的采集数据封装封装后传输，并对数据格式进行转换，对通信协议进行优化。本实施例中通信波特率可以根据实际情况进行设置，每隔时间t定时器发生一次溢出中断，源MCU和目标MCU间进行数据传输。其中，时间t可根据需要设置，如要求数据发送的频率高时，t设置的小一些（如2.5ms）；如要求数据发送频率低时，t设置的大一些（如10ms）。
其中，所述源MCU发送数据帧可以以接收命令的方式发送。现有技术中不同数据按照不同的定时器中断时间进行发送，当发送数据定时时间不统一时，容易出现数据发送冲突，从而影响实时数据的传输。本实施例中以等待命令的方式发送。例如，假设发送数据帧的命令字为0x03，包括10个bytes的数据，数据的内容预先已经设定好，源MCU就不用定时的给目标MCU发送10个字节的数据，而是等待目标MCU的数据请求命令，接到了指令，再发送相应的数据，这种模式显然提高了源MCU的工作效率。
此外，发送数据帧还可以进一步改变实时数据帧的数据格式，根据不同的指令或模式，有针对性的发送不同的实时数据，使得所述数据部分包括目标MCU请求的数据内容。例如以呼吸机为例，实时数据帧包括三路流量传感器以及气道压力的采样数据，但这些数据并不是对所有的呼吸模式都是用，根据本发明的设计思想，以命令字0x01为例加以说明，包括8（0～7）个字节的数据内容，预先对每个字节的数据内容进行设定好。如命令字为0x01+0x00时，数据内容的第2～7字节只发送三路流量传感器的采样数据；当命令字为0x01+0x01时，数据内容的第4～5字节发送其中一路传感器流量的采样数据；当命令字为0x01+0x02时，数据内容的4～7字节发送其中两路传感器流量的采样数据等。对于不同的指令，源MCU会采集不同的数据，这样就避免了MCU1中发送的数据包中含有多余的数据，提高了MCU的效率。
步骤402：目标MCU根据所述帧头标识和帧尾标识分别控制对所述数据帧的启动接收和结束接收。
目标MCU在对接收到的数据帧进行解封装的过程中，根据优化的通信协议，当接收到帧头标识时，默认为接收一帧数据开始，当接收到帧尾标识时，默认该帧数据接收完成，即可做进一步处理。
图6为本发明第一实施例的板级MCU间通信的系统结构框图。如图6所示，所述系统包括
源MCU模块601，用于对采集到的数据部分进行封装得到预定格式的数据帧，并将所述数据帧发送到目标MCU602；其中，所述预定格式的数据帧在数据部分的前后分别添加帧头标识和帧尾标识以定义数据帧的帧头和帧尾。
所述源MCU模块601在接收到目标MCU模块602的数据请求命令后，按照所述数据帧的预定格式对数据部分进行封装后发送到目标MCU模块602。所述数据部分仅包括目标MCU请求的数据内容。
目标MCU模块602，用于根据所述帧头标识和帧尾标识分别控制对所述数据帧的启动接收和结束接收。
本发明通过预定格式的数据帧,特别是预定的帧头标识和帧尾标识，使得目标MCU通过中断程序直接接收数据帧并进行处理，缩短了MCU之间通信的时间间隔，而且源MCU以接收命令的发送模式只发送目标MCU所需要的实时数据，提高了数据传输的实时性，解决了误码率高的问题。
此外，所述系统还包括转换模块603，源MCU模块601对采集到的数据部分进行封装得到预定格式的数据帧，当所述数据部分包含有与所述帧头标识或帧尾标识相同的数据时，源MCU利用预定义的转换格式字符将所述数据部分中与帧头标识或帧尾标识相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据。当所述数据部分包含有与所述转换格式字符相同的数据时，源MCU利用所述转换格式字符将所述数据部分中与该转换格式字符相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据。
在数据帧的帧头和帧尾间包含有与帧头标识或者帧尾标识或者转换格式字符相同的数据时进行数据转换，能够避免发送包含帧头标识、帧尾标识或者转换格式字符的数据帧产生错误。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘。
上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种板级MCU间通信的方法，其特征在于，包括，
源MCU对采集到的数据部分进行封装得到预定格式的数据帧，并将所述数据帧发送到目标MCU；其中，所述预定格式的数据帧在数据部分的前后分别添加帧头标识和帧尾标识以定义数据帧的帧头和帧尾；
目标MCU根据所述帧头标识和帧尾标识分别控制对所述数据帧的启动接收和结束接收。
2.根据权利要求1所述的板级MCU间通信的方法，其特征在于，当所述数据部分包含有与所述帧头标识或帧尾标识相同的数据时，源MCU利用预定义的转换格式字符将所述数据部分中与帧头标识或帧尾标识相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据，所述帧头标识和帧尾标识分别为1个字节的字符数据，所述转换格式字符为1个字节的字符数据。
3.根据权利要求2所述的板级MCU间通信的方法，其特征在于，当所述数据部分包含有与所述转换格式字符相同的数据时，源MCU利用所述转换格式字符将所述数据部分中与该转换格式字符相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据。
4.根据权利要求1所述的板级MCU间通信的方法，其特征在于，所述源MCU在接收到目标MCU的数据请求命令后，按照所述数据帧的预定格式对数据部分进行封装后发送到目标MCU。
5.根据权利要求4所述的板级MCU间通信的方法，其特征在于，所述数据部分仅包括目标MCU请求的数据内容。
6.一种板级MCU间通信的系统，其特征在于，所述系统包括，
源MCU模块，用于对采集到的数据部分进行封装得到预定格式的数据帧，并将所述数据帧发送到目标MCU；其中，所述预定格式的数据帧在数据部分的前后分别添加帧头标识和帧尾标识以定义数据帧的帧头和帧尾；
目标MCU模块，用于根据所述帧头标识和帧尾标识分别控制对所述数据帧的启动接收和结束接收。
7.根据权利要求6所述的板级MCU间通信的系统，其特征在于，所述系统还包括转换模块，当所述数据部分包含有与所述帧头标识或帧尾标识相同的数据时，源MCU利用预定义的转换格式字符将所述数据部分中与帧头标识或帧尾标识相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据，所述帧头标识和帧尾标识分别为1个字节的字符数据，所述转换格式字符为1个字节的字符数据。
8.根据权利要求7所述的板级MCU间通信的系统，其特征在于，所述转换模块还用于当所述数据部分包含有与所述转换格式字符相同的数据时，源MCU利用所述转换格式字符将所述数据部分中与该转换格式字符相同的数据转换为不同的数据，并在目标MCU接收数据帧时，将所述转换后的数据还原为原来的数据。
9.根据权利要求6或7或8所述的板级MCU间通信的系统，其特征在于，所述源MCU模块在接收到目标MCU模块的数据请求命令后，按照所述数据帧的预定格式对数据部分进行封装后发送到目标MCU模块。
10.根据权利要求9所述的板级MCU间通信的系统，其特征在于，所述数据部分仅包括目标MCU请求的数据内容。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140709 |