CN104317765B - 一种基于串口通讯的一对多通讯系统和实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于串口通讯的一对多通讯系统和实现方法。主控设备向要发送给数据的从设备发送通讯请求命令；该从设备接收到所述数据发送请求命令后对主控设备返回通讯响应；主控设备接收到该从设备的通讯响应后向该从设备发送所要发送的数据。解决了传统串口单纯的一对一通讯模式，支持一对多的通讯模式，解决因主设备的端口少而不依赖硬件切换的情况下与多个从设备进行通讯的问题。在资源上减少了通讯端口、节约端口资源，并在逻辑上实现一对一的端到端的通讯端口。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于串口通讯的一对多通讯系统和实现方法，特别是涉及一种适用于跨板通讯中基于串口通讯的一对多通讯系统和实现方法。
背景技术
在跨板通讯中，串行接口因其连接线少，抗干扰能力强，是最常用且最早的跨板通讯接口，当然串行接口同样因其标准较早和连接线少而传输速率偏低。当前的串行接口有多种，较为常用的是RS232串行接口；使用RS232串行接口（后简称串口）通常只能进行一对一的通讯，即一发一收的软件同步处理，完成通讯处理后远端再进行发和本端收的同步处理。
在工程应用的机框式设备通常是一个主控板加上若干业务线卡，主控对线卡进行管理和配置通过串行接口完成，这是典型的一对多的串行接口模式；机框设备背板的线路密度通常都比较大，连接线减少对硬件设计与布线和信号完整性都有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在中心设备传输速率不变的情况下实现串口一对多通讯的系统和实现方法。
为了解决一个主设备对多个从设备的通讯（即是基于一对多平台的通讯模式），在串行接口上增加一层通讯处理协议层，在此通讯处理层有主/从设备的处理例程，该通信处理协议在中心设备传输速率不变的情况下实现串口的一对多通讯。
本发明采用的技术方案如下：一种基于串口通讯的一对多通讯系统，其特征在于：包括主控设备和从设备；所述主控设备包括
通讯线路调度模块，指定某一从设备专用通讯线路资源与主设备进行通讯；
主控数据发送模块，向从设备发送数据；
所述从设备包括通讯响应模块，向主控设备返回通讯响应。
作为优选，所述主控设备还包括从设备状态轮询模块，对所有从设备在线状态进行周期查询；所述从设备还包括轮询应答模块，收到主控设备的轮询信号后，向主控设备发送轮询响应。
作为优选，所述从设备还包括数据上报模块，向主控设备发出数据上报请求；所述主控设备还包括从设备数据上报处理模块，对从设备需要数据上报的请求进行处理。
作为优选，所述主控设备还包括冲突检测恢复模块，数据传送发生冲突时，进行同步恢复处理。
一种基于串口通讯的一对多通讯实现方法，具体方法为：
步骤一、主控设备向要发送给数据的从设备发送通讯请求命令；
步骤二、该从设备接收到所述数据发送请求命令后对主控设备返回通讯响应；
步骤三、主控设备接收到该从设备的通讯响应后向该从设备发送所要发送的数据。
作为优选，所述步骤还包括：未收到通讯请求命令的从设备处于帧听状态。
作为优选，所述方法还包括：主控设备对从设备在线状态进行周期轮询，具体方法为：每隔一定时间，主控设备依次向所有从设备端口发送状态查询命令，在线的从设备收到状态查询命令对该命令进行响应。
作为优选，所述方法还包括：在线从设备如果需要向主控设备主动发送数据，则在从设备收到状态查询命令后，在状态查询命令进行响应的同时向主控设备发送数据发送请求。
作为优选，所述方法还包括：对主控制设备或从设备进行同步处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了传统串口单纯的一对一通讯模式，支持一对多的通讯模式，解决因主设备的端口少而不依赖硬件切换的情况下与多个从设备进行通讯的问题。在资源上减少了通讯端口、节约端口资源，并在逻辑上实现一对一的端到端的通讯端口。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的串口连接示意图。
图2为发明其中一实施例的通讯站结构示意图。
图3为本发明其中一实施例的主控设备同步处理流程图。
图4为本发明其中一实施例的从设备同步处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，在本具体实施例中，一对多串行通讯的“一”用主控设备(即master)表示，“多”用从设备(即slave)表示； master的TX（发送数据线）接所有slave的RX(接收数据线)，所有的slave的TX（发送数据线）接master的RX（接收数据线），所有的master的slave端口做共地连接。
一种基于串口通讯的一对多通讯系统，包括主控设备和从设备。所述主控设备包括：通讯线路调度模块，指定某一从设备专用通讯线路资源与主控设备进行通讯；主控数据发送模块，向从设备发送数。主控设备也可称为主控端（也即master），为一对多种的“一”调度与通讯端；完成整个通讯线路的调度和主控数据的发送。通讯线路调度是指定哪些从设备占用通讯线路资源与主设备进行通讯的处理模式，通讯线路的调度由主设备主导进行。
所述从设备包括通讯响应模块，向主控设备返回通讯响应。从设备也可称为被动服务端（也即slave），为一对多种的“多”通讯端，采用被动通讯模式，完成通讯响应和来对自主动设备的数据接收。
在本具体实施中，所述主控设备还包括从设备状态轮询模块，对所有从设备在线状态进行周期查询，获得所有从设备的上线和下线状态；所述从设备还包括轮询应答模块，收到主控设备的轮询信号后，向主控设备发送轮询响应，完成轮询应答。
在本具体实施例中，所述从设备还包括数据上报模块，向主控设备发出数据上报请求；所述主控设备还包括从设备数据上报处理模块，对从设备需要数据上报的请求进行处理，完成从设备数据上报处理。
所述主控设备还包括冲突检测恢复模块，数据传送发生冲突时，进行同步恢复处理。因共享传输线路，会出现控制不同步或运行出错的情况，从设备的发送存在同时发送数据的可能，会导致接收端收到的数据是冲突混杂的数据，在进行接收后的数据校验会被发现，这种情况下需要进行冲突检测后的通讯恢复处理；同步处理包括主设备的同步恢复处理和从设备的同步恢复处理。
系统运行过程中，初始化与运行都涉及会话同步处理的处理，涉及会话同步处理的场景有以下三种：
1、slave新上线（热插入、设备重启等），slave端进行同步处理；
2、slave端出现接收异常（帧识别出错），slave端进行同步处理；
3、master端接收异常（master端帧识别出错），master端进行同步处理，slave端进行简单的同步响应；
一种基于串口通讯的一对多通讯实现方法，具体方法为：
步骤一、主控设备向要发送给数据的从设备发送通讯请求命令；
步骤二、该从设备接收到所述数据发送请求命令后对主控设备返回通讯响应；
步骤三、主控设备接收到该从设备的通讯响应后向该从设备发送所要发送的数据。
为了解决一个中心对多个设备的管理，采用基于一对多串口的通讯模式，在串口通讯上增加一层通讯处理协议层，实现串口的一对多通讯。本发明解决了传统串口单纯的一对一通讯模式，支持一对多的通讯模式，解决因主设备的端口少而不依赖硬件切换的情况下与多个从设备进行通讯的问题。在资源上减少了通讯端口、节约端口资源，并在逻辑上实现一对一的端到端的通讯端口。
所述步骤还包括：未收到通讯请求命令的从设备处于帧听状态。
所述方法还包括：主控设备对从设备在线状态进行周期轮询，具体方法为：每隔一定时间，主控设备依次向所有从设备端口发送状态查询命令，在线的从设备收到状态查询命令对该命令进行响应。
要实现主控设备对每个从设备的通讯则需要采用软件协议完成一对一的通讯。当前采用主控设备主导模式，采用自定义的数据发送或轮询处理队列（“令牌”发放）模式实现串口交互的软件通讯协议；slave得到master发出的“令牌”后与master进行通讯会话，未得到“令牌”的slave则处于接收侦听状态，对于目的不是自身的通讯消息帧忽略。
通讯帧的结构如图2所示，通讯帧cmd定义包括通讯系统命令定义和用户命令定义。用户命令定义用户应用交互的命令；系统命令完成通讯协议的过程定义和线路维护；系统命令定义如下的表1所示：
表1.系统命令定义表
所述方法还包括：在线从设备如果需要向主控设备主动发送数据，则在从设备收到状态查询命令后，在状态查询命令进行响应的同时向主控设备发送数据发送请求。
所述方法还包括：对主控制设备或从设备进行同步处理。
对主控设备的同步处理流程如图3所示，master按照对等的方式进行处理，发现有非同步场景将临时放弃此次slave的“令牌”发放，在下次轮询此slave时发放“令牌”；在master端接收发现冲突（帧识别、校验等失败）后，master将停止发送数据2个轮询周期（即2*20ms），然后向slave广播发送强制放弃令牌帧。
多从设备的同步处理流程如图4所示，slave在接收数据过程中将持续做帧头识别，直到识别出正确的帧头，完成数据接收后将继续接收帧尾部标识，完成整个接收过程并通过帧的识别和校验即完成slave端同步。
slave在接收到强制放弃“令牌”帧后，停止执行任何操作，进入数据帧的接收侦听状态（从设备运行例程初始状态）；这部分的处理属于正常的从设备运行处理流程。
串口的一对多通讯是一个主设备对多个从设备，通讯过程中的整个线路的通讯过程和调度处理完全由主设备主导；在功能上支持对线路中接入的从设备不同时间的上下线，主设备与从设备都支持因通讯过程问题的冲突检测，并具备主设备同步处理恢复处理和从设备同步处理恢复处理，支持从设备的主动消息上报。是少量接线实现对多个通讯接口的访问操作；适合速度要求不太高的场合（目前信道总容量定义为波特率115200，二进制速率11.25Kbyte/s）。机框设备背板的线路密度通常都比较大，连接线减少对硬件设计与布线和信号完整性都有重要意义。
Claims (9)
1.一种基于串口通讯的一对多通讯系统，其特征在于：包括主控设备和从设备；所述主控设备包括
通讯线路调度模块，指定某一从设备专用通讯线路资源与主控设备进行通讯；
主控数据发送模块，向从设备发送数据；
所述从设备包括通讯响应模块，向主控设备返回通讯响应；
所述主控设备的发送数据线接所有所述从设备的接收数据线；所有所述从设备的发送数据线接所述主控设备的接收数据线；
所述通讯线路调度模块是指在串行接口上增加的一层通讯处理协议层。
2.根据权利要求1所述的一对多通讯系统，其特征在于：所述主控设备还包括从设备状态轮询模块，对所有从设备在线状态进行周期查询；所述从设备还包括轮询应答模块，收到主控设备的轮询信号后，向主控设备发送轮询响应。
3.根据权利要求1所述的一对多通讯系统，其特征在于：所述从设备还包括数据上报模块，向主控设备发出数据上报请求；所述主控设备还包括从设备数据上报处理模块，对从设备需要数据上报的请求进行处理。
4.根据权利要求2到3之一所述的一对多通讯系统，其特征在于：所述主控设备还包括冲突检测恢复模块，数据传送发生冲突时，进行同步恢复处理。
5.一种基于权利要求1到4之一所述一对多通讯系统的一对多通讯实现方法，具体方法为：
步骤一、主控设备向要发送给数据的从设备发送通讯请求命令；
步骤二、该从设备接收到所述数据发送请求命令后对主控设备返回通讯响应；
步骤三、主控设备接收到该从设备的通讯响应后向该从设备发送所要发送的数据。
6.根据权利要求5所述的一对多通讯实现方法，其特征在于：所述步骤还包括：未收到通讯请求命令的从设备处于帧听状态。
7.根据权利要求5所述的一对多通讯实现方法，其特征在于：所述方法还包括：主控设备对从设备在线状态进行周期轮询，具体方法为：每隔一定时间，主控设备依次向所有从设备端口发送状态查询命令，在线的从设备收到状态查询命令对该命令进行响应。
8.根据权利要求7所述的一对多通讯实现方法，其特征在于：所述方法还包括：在线从设备如果需要向主控设备主动发送数据，则在从设备收到状态查询命令后，在状态查询命令进行响应的同时向主控设备发送数据发送请求。
9.根据权利要求5到8之一所述的一对多通讯实现方法，其特征在于：所述方法还包括：对主控设备或从设备进行同步处理。
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