CN105243039A

CN105243039A - 一种串口通信系统及方法

Info

Publication number: CN105243039A
Application number: CN201510778407.1A
Authority: CN
Inventors: 陈奎
Original assignee: Shanghai Feixun Data Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Feixun Data Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明公开了一种串口通信方法及系统，主要透过第一处理模块根据主控设备发送的串口指令对待发送的串口数据进行处理以使该串口数据中添加有该主控设备欲通信之从设备的地址编码；多个第二处理模块中的每一者接收该添加有地址编码的串口数据后，将其与该第二处理模块对应的从设备的地址进行匹配，于二者匹配时方可将地址编码自该串口数据剥离后发送给该从设备，否则忽略该串口数据，进而保证在一条总线上实现一个串口对多个串口设备的通信。

Description

一种串口通信系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种串口通信系统及方法。

背景技术

串口通信是单片机、数字信号处理器(DSP,DigitalSignalProcesser)等嵌入式系统之间，以及嵌入式系统与个人电脑(PC，PersonalComputer)或无线模块之间一种普遍使用的点到点通信方式。现有技术中有提出一个主控设备与多个业务卡(从设备)进行通信的架构，在该架构中，主控设备需要通过串口实现与业务卡通信，然串口通信的协议只能实现点到点通信，因此，为实现一个主控设备与多个从设备通信，在背板上需要多条串口链路来实现，致使产品成本增加、功效提升。此外，在现有的通信产品中，因为背板或芯片的串口资源紧张，照成多串口通信不便。

因此，有必要提出一种串口通信技术，其能实现一个串口对多个串口的通信，进而避免现有技术的诸多缺失，实已成为目前业界亟待克服之难题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺失，本发明之目的在于提供一种串口通信方法及系统，其可实现一个串口对多个串口的通信，以降低产品成本、功耗。

为达上述及其他目的，本发明提出一种串口通信系统，包括：主控设备，包括一串口，可透过该串口发送串口指令及串口数据；第一处理模块，与该主控设备连接，根据该串口指令对该串口数据进行处理以使该串口数据中添加有该主控设备欲通信之从设备的地址编码；多个从设备，分别具有一串口，可透过该串口与主控设备进行通信；以及多个第二模块，分别与多个从设备对应，其中，每一第二处理模块用于接收该添加有地址编码的串口数据，并对其进行处理以识别该地址编码是否与该第二处理模块对应的从设备的地址匹配，若匹配则将该地址编码从该串口数据中剥离，并将处理后的串口数据传输给该从设备。

于本发明中，该第二处理设备若识别该地址编码与该第二处理设备对应的从设备的地址不匹配，则忽略该串口数据。

优选地，该第一处理设备包括：检测模块，用于接收到该串口指令时检测该主控设备串口的波特率；解析模块，用于接收该串口指令并从该串口指令中解析出该主控设备欲通信的从设备的地址信息；编码模块，用于根据该波特率及该从设备地址地址信息进行编码处理以形成既定速率的地址编码；以及添加模块，用于将该既定速率的地址编码添加到该串口数据中。

优选地，该第二处理模块包括：检测模块，用于接收该添加有地址编码的串口数据，并将识别该地址编码与该第二处理模块对应的从设备的地址是否匹配；解码模块，用于在该检测模块识别出该地址编码与该第二处理模块对应的从设备的地址匹配时，对该添加有地址编码的串口数据进行解码处理以将该地址编码自该串口数据剥离后传输给该从设备。

优选地，该第一、第二处理模块为复杂可编程逻辑器件、专用集成电路或FPGA。

本发明还提出一种应用于上述串口通信系统的串口通信方法，该方法包括：主控设备发出串口指令及串口数据；第一处理模块接收该串口指令，并根据该串口指令对该串口数据进行处理以使该串口数据中添加有该主控设备欲通信之从设备的地址编码，并将处理后的串口数据发送；第二处理模块接收该添加有地址编码的串口数据，并将该添加有地址编码的串口数据中的地址编码与该处理模块所对应的从设备的地址进行匹配，若匹配则进行下一步骤，若不匹配则忽略该添加有地址编码的串口数据；第二处理模块将该地址编码自该串口数据剥离，并将剥离地址编码的串口数据传送给该第二处理模块对应的从设备。

上述该第一处理模块根据该串口指令对该数据进行处理以使该串口数据中添加有该主控设备欲通信之从设备的地址编码之步骤进一步包括：接收该串口指令并检测该主控设备的串口波特率；从该串口指令中解析出该主控设备欲通信之从设备的地址信息；根据所获取的该串口波特率以及从设备的地址信息产生该从设备的地址编码；以及接收该串口数据，并将该地址编码添加到该串口数据中。在接收到该串口数据后，该第二处理模块还需将其缓存。此外，本发明是透过手动方式将该地址编码添加在该串口数据中

上述串口命令括该串口数据起始位信号，该第一处理模块是在接收到该串口数据的起始位信号后，开始检测当该主控设备的串口波特率。

与现有技术相比，本发明主要是透过第一处理模块将主控设备欲通信的从设备的地址编码添加到待发送的串口数据中，并在接收端多个第二处理设备均对该串口数据进行处理以识别该串口数据中的编码地址是否与第二处理设备对应的从设备地址匹配，若不匹配则忽略该串口数据，若匹配则进一步对该串口数据进行处理以将该串口数据中的地址编码剥离后输出给与其对应的从设备，从而实现单一串口对多串口的通信，从而可在不增加串口链路的情形下实现一主控设备与多个从设备通信，降低了产品成本、功耗。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种串口通信系统及方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种串口通信系统基本架构示意图；

图2是图1所示的第一处理模块及第二处理模块组成示意图；

图3是图1所示的第一处理模块及第二处理模块为CPLD揭示示意图；

图4是本发明所述的串口数据未编码及编码情形下的结构示意图；以及

图5是本发明一种串口通信方法的流程图。

附图标号说明：

10.主控设备，100.串口，11.第一处理模块，12a～12e第二处理模块，13a～13e从设备，110.检测模块，111.解析模块，112.编码模块，113.添加模块，120.检测模块，121.解码模块，130a～130e.串口。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

图1所示者为本发明之串口通信系统基本架构示意图。如图1所示，该串口通信系统包括主控设备10，与主控设备10连接的第一处理模块11，与第一处理模块11连接的第二处理模块12a、12b、12c、12d、12e以及分别与第二处理模块12a、12b、12c、12d、12e对应连接的从设备13a、13b、13c、13d、13e。本发明图1中仅例示出主控设备10与5个从设备13a、13b、13c、13d、13e进行通信，但并非以此限制本发明，本领域技术人员可根据实际设计需要更改从设备数量，并相应更改第二处理模块数量。

请继续参考图1，主控设备10通过串口100发送串口指令和串口数据给第一处理模块11，第一处理模块11则根据该串口指令对该串口数据进行处理以在该串口数据中添加一地址编码，该地址编码可标示主控设备10欲访问的目标从设备地址，例如从设备13a的地址。之后第一处理模块11将处理后的串口数据发送出去，位于数据总线上的第二处理设备12a～12e均接收该处理后的串口数据，并对该串口数据进行处理以识别该串口数据中的地址编码与第二处理设备12a～12e对应的从设备13a～13e是否匹配，若匹配则对该串口数据继续处理，否则忽略该串口数据。例如，上述从设备13a对应的第二处理模块12a识别出该串口数据中的地址编码与从设备13a的地址匹配，则第二处理模块12a对该串口数据继续处理以将该地址编码自该串口数据剥离，之后方将剥离地址编码的串口数据传送给从设备13a的串口130a进行串口数据接收；其余从设备13b～13e对应的第二处理模块12b～12e识别出该地址编码与从设备13b～13e的地址均不匹配，则第二处理模块12b～12e忽略其所接收到的串口数据。透过本发明的第一处理模块11、第二处理模块12a～12e之设置，主控设备10可透过一条串口链路(串口100所在链路)与多个从设备13a～13e进行通信，避免现有技术需增加串口链路方可达成一个主控设备与多个从设备通信，进而降低产品成本，且由于没有增加串口链路使得产品功耗亦随之降低。

请参考图2，其揭示上述第一处理模块11、第二处理模块12a～12e的具体组成示意图。如图2所示，第一处理模块11包括检测模块110，用于在接收到主控设备10发出的串口指令时检测当前串口100的波特率；解析模块111，用于接收该串口指令，并对该串口指令进行解析以获取该主控设备10欲通信的从设备的地址信息，例如从设备13a的地址信息；编码模块112，与检测模块110、解析模块111连接，用于根据该波特率以及该从设备的地址信息进行编码处理以形成既定速率的地址编码；以及添加模块113，与编码模块112连接，用于将该既定速率的地址编码添加到该串口数据中，之后将其发送至数据总线上供总线上的第二处理模块12a～12e接收。

请继续参考图2，第二处理模块12a～12e结构及工作原理均相同，为简化说明本发明，图2中仅例示第二处理模块12a的结构。如图2所示，第二处理模块包括检测模块120，用于自数据总线接收第一处理模块11发送的添加有地址编码的串口数据，并识别该串口数据中的地址编码与该第二处理模块12a对应的从设备13a的地址是否匹配，若不匹配则忽略此串口数据不将其传输给从设备13a接收，若匹配，则将该串口数据发送给解码模块121，解码模块121将该地址编码自该串口数据剥离，并将剥离地址编码的串口数据发送至串口130a供从设备13a接收。其余第二处理模块12b～12e的工作原理与第二处理模块12a相同，故在此不再为文赘述。

于本发明中第一处理模块11、第二处理模块12a～12e可透过CPLD(复杂可编程逻辑器件)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(Field－ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)等实现，以下仅以第一处理模块11、第二处理模块12a～12e透过CPLD来实现为例进行图示说明。如图3所示，主控设备10与CPLD11连接，CPLD11透过数据总线与CPLD12a～12e连接，CPLD12a～12e分别与从设备13a～13e连接。当主控设备10的CPU需要访问从设备13a～13e中的某一个设备时，主控设备10的CPU向CPLD11发需要访问端口的命令(即上述串口指令)，CPLD11接收到访问的目的地址的命令后，CPLD11中的状态机设定为指定的从设备的访问目标地址并加入在串口的有效数据前端。CPLD11接收到主控设备10的CPU的串口数据后，会对原始串口数据重做包的封装。原始的数据包格式如图4所示，CPLD11接收到指定的端口从设备的命令后，针对接收到的串口数据重新编码形成新的数据包，如图4所示，在该新的数据包中从设备的地址编码添加在串口数据的数位前的地址位。而CPLD12a～12e则从数据总线上接收编码后的新串口数据，当CPLD11接收到起始位的信号后，首先需要检测当前的串口的波特率，通过高速的时钟检测起始位的脉宽并检测串口数据中的命令格式，解析需要访问的从设备的地址信息。CPLD11获取到从设备地址后，主控设备10的CPU发出串口数据，CPLD11接收该串口数据后，将该串口数据放置在缓存区中，手动起始位后增加从设备的地址编码至串口数据地址位后并发送出去。在数据总线上挂的从设备13a～13e的CPLD12a～12e中每个从设备都有固定的设备地址，当主控设备10端的CPLD11发出带有地址编码的串口数据后，如果是符合当前从设备的地址，CPLD12a～12e接收串口数据后将串口数据中地址位的地址编码数据去除，只将串口数据传输给从设备。如果接收的串口数据中的地址编码是和从设备的地址不符合，CPLD忽略此数据。例如带有地址编码的串口数据中的地址编码符合从设备13a的地址，则CPLD12a接收串口数据后将串口数据中地址位的地址编码数据去除，只将串口数据传输给从设备13a，其余CPLD12b～12e识别出接收的串口数据中的地址编码是和器对应的从设备13b～13e的地址不符合，则CPLD12b～12e忽略此数据，这样就能在一条总线上实现多个串口设备的独立传输通信。

图5为本发明之串口通信方法详细流程，该方法可应用于上述串口通信系统中，该方法包括以下步骤。

步骤S1：主控设备10发出串口指令及串口数据。

步骤S2：第一处理模块11接收到该串口指令并对其进行处理以获取某一从设备的地址编码。该步骤S2进一步包括：第一处理模块11接收到该串口指令检测当前串口波特率；第一处理模块11对该串口指令进行解析以获取某一从设备的地址信息；第一处理模块11根据该波特率及某一从设备的地址信息进行编码形成该从设备的地址编码。此处某一从设备指主控设备10欲与之通信的从设备，其选自上述从设备13a～13e中之一者。

步骤S3：第一处理模块11接收主控设备10发送的串口数据，并将上述地址编码添加到该串口数据后发送至数据总线上。

步骤S4：第二处理模块12a～12e接收数据总线上的添加有地址编码的串口数据。

步骤S5:每一第二处理模块12a～12e将其所接收到的添加有地址编码的串口数据中的地址编码与每一第二处理模块对应的从设备的地址进行匹配，若匹配则进至下一步，否则忽略此串口数据。

步骤S6:第二处理模块将地址编码自该串口数据剥离，并将处理后的串口数据发送给与其对应的从设备。

与现有技术相比，本发明实施例透过第一处理模块将主控设备欲通信的从设备的地址编码添加到待发送的串口数据中，并在接收端多个第二处理设备均对该串口数据进行处理以识别该串口数据中的编码地址是否与第二处理设备对应的从设备地址匹配，若不匹配则忽略该串口数据，若匹配则进一步对该串口数据进行处理以将该串口数据中的地址编码剥离后输出给与其对应的从设备，从而实现单一串口对多串口的通信，从而可在不增加串口链路的情形下实现一主控设备与多个从设备通信，降低了产品成本、功耗。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种串口通信系统，其特征在于，包括：

主控设备，包括一串口，可透过该串口发送串口指令及串口数据；

第一处理模块，根据该串口指令对该串口数据进行处理以使该串口数据中添加有该主控设备欲通信之从设备的地址编码；

多个从设备，分别具有一串口，可透过该串口与主控设备进行通信；以及

多个第二模块，分别与多个从设备对应，其中，每一第二处理模块用于接收该添加有地址编码的串口数据，并对其进行处理以识别该地址编码是否与该第二处理模块对应的从设备的地址匹配，若匹配则将该地址编码从该串口数据中剥离，并将处理后的串口数据传输给该从设备。

2.如权利要求1所述的串口通信系统，其特征在于：该第二处理设备若识别该地址编码与该第二处理设备对应的从设备的地址不匹配，则忽略该串口数据。

3.如权利要求1所述的串口通信系统，其特征在于：该第一处理模块包括：

检测模块，用于接收到该串口指令时检测该主控设备串口的波特率；

解析模块，用于接收该串口指令并从该串口指令中解析出该主控设备欲通信的从设备的地址信息；

编码模块，用于根据该波特率及该从设备地址地址信息进行编码处理以形成既定速率的地址编码；以及

添加模块，用于将该既定速率的地址编码添加到该串口数据中。

4.如权利要求1所述的串口通信系统，其特征在于：该第二处理模块包括：

检测模块，用于接收该添加有地址编码的串口数据，并将识别该地址编码与该第二处理模块对应的从设备的地址是否匹配；

解码模块，用于在该检测模块识别出该地址编码与该第二处理模块对应的从设备的地址匹配时，对该添加有地址编码的串口数据进行解码处理以将该地址编码自该串口数据剥离后传输给该从设备。

5.如权利要求1所述的串口通信系统，其特征在于：该第一、第二处理模块为复杂可编程逻辑器件、专用集成电路或FPGA。

6.一种串口通信方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-5任意一项权利要求所述的系统中，包括：

主控设备发出串口指令及串口数据；

第一处理模块接收该串口指令，并根据该串口指令对该串口数据进行处理以使该串口数据中添加有该主控设备欲通信之从设备的地址编码，并将处理后的串口数据发送；

第二处理模块接收该添加有地址编码的串口数据，并将该添加有地址编码的串口数据中的地址编码与该处理模块所对应的从设备的地址进行匹配，若匹配则进行下一步骤，若不匹配则忽略该添加有地址编码的串口数据；

第二处理模块将该地址编码自该串口数据剥离，并将剥离地址编码的串口数据传送给该第二处理模块对应的从设备。

7.如权利要求6所述的串口通信方法，其特征在于：该第一处理模块根据该串口指令对该数据进行处理以使该串口数据中添加有该主控设备欲通信之从设备的地址编码之步骤进一步包括：

接收该串口指令并检测该主控设备的串口波特率；

从该串口指令中解析出该主控设备欲通信之从设备的地址信息；

根据所获取的该串口波特率以及从设备的地址信息产生该从设备的地址编码；以及

接收该串口数据，并将该地址编码添加到该串口数据中。

8.如权利要求7所述的串口通信方法，其特征在于：该串口命令包括该串口数据起始位信号，该第一处理模块是在接收到该串口数据的起始位信号后，开始检测当该主控设备的串口波特率。

9.如权利要求7所述串口通信方法，其特征在于：还包括在接收到该串口数据后，该第一处理模块缓存该串口数据之步骤。

10.如权利要求9所述的串口通信方法，其特征在于：透过手动方式将该地址编码添加在该串口数据中。