CN105871672A - 一主多从的通信系统及其数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一主多从的通信系统，该通信系统包括主机、多个从机、数据接收模块和数据发送模块，其中，主机包括第一数据发送接口和第一数据接收接口；每个从机均包括第二数据发送接口和第二数据接收接口；数据接收模块包括第一输出端和多个第一接收端，第一输出端与第一数据接收接口相连，多个第一接收端中的每个第一接收端分别与每个从机的第二数据输出接口对应相连；数据发送模块包括第二接收端和第二输出端，第二接收端与第一数据输出接口相连，第二输出端分别与每个从机的第二数据接收接口相连。该通信系统，可以实现一主多从的数据传输，主机的接口资源占用少。本发明还公开了一种数据传输方法。

Description

一主多从的通信系统及其数据传输方法

技术领域

本发明属于电器技术领域，尤其涉及一种一主多从的通信系统，以及该一主多从的通信系统的数据传输方法。

背景技术

UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)接口作为一种串行数据通信接口，广泛应用于电子行业中。普通UART通信的双方，各有一个用于发送数据的端口(分别记为TX1和TX2)，同时还各有一个用于接收数据的端口(分别记为RX1和RX2)，其中，一方的发送端口TX1连接对方的接收端口RX2，而接收端口RX1则连接对方的发送端口TX2，双方进行的是一种点对点的通信方式。

随着智能化的发展，越来越多的传感器被应用，而传感器模块中往往加入了MCU((Microcontroller Unit，微控制单元)进行一些信号的处理。如果主控MCU与传感器模块之间采用的是UART通信，那么每增加一个传感器模块就需要增加一个UART接口，而MCU中含有的UART接口资源一般仅有1～3个，当传感器数量较多时，将难于满足要求，专门定制UART接口丰富的MCU，成本又很昂贵。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明需要提出一种一主多从的通信系统，该通信系统，可以实现一主多从的数据传输，且主机接口资源占用少。

本发明还提出一种基于上述一主多从的通信系统的数据传输方法。

为了解决上述问题，本发明提出的一主多从的通信系统，包括：主机，所述主机包括第一数据发送接口和第一数据接收接口；多个从机，所述多个从机中的每个从机均包括第二数据发送接口和第二数据接收接口；数据接收模块，所述数据接收模块包括第一输出端和多个第一接收端，所述第一输出端与所述第一数据接收接口相连，所述多个第一接收端中的每个第一接收端分别与所述每个从机的第二数据输出接口对应相连；数据发送模块，所述数据发送模块包括第二接收端和第二输出端，所述第二接收端与所述第一数据输出接口相连，所述第二输出端分别与所述每个从机的第二数据接收接口相连；其中，所述主机通过所述第一数据发送接口和所述数据发送模块向所述每个从机发送通信数据，并通过所述第一数据接收接口和所述数据接收模块接收任意从机发送的通信数据。

本发明实施例的一主多从的通信系统，通过数据接收模块和数据发送模块实现主机与多个从机之间的数据传输，主机只需要两个接口，主机接口资源占用少，对于大部分的主机的控制器来说皆可满足要求。

具体地，所述数据接收模块包括：与所述多个从机对应的多个数据接收单元，每个数据接收单元包括：三极管，所述三极管的基极通过第一电阻与预设电源相连，所述三极管的发射极与对应的从机的第二数据发送接口相连，所述三极管的集电极与所述主机的第一数据接收接口相连；第一电容，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端分别与所述每个数据接收单元的三极管的集电极和所述第一数据接收接口相连；和第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电容的另一端相连，所述第二电阻的另一端与预设电源相连。

所述数据发送模块包括：第二电容，所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端分别与所述第一数据发送接口和所述每个从机的第二数据接收接口相连。

具体地，所述主机发送的通信数据包括目标从机的身份识别信息，在接收到所述主机发送的数据之后，所述每个从机分别对所述身份识别信息进行识别以判断是否为所述目标从机，其中，所述目标从机使用接收到的通信数据，非目标从机丢弃接收到的通信数据。

从机发送的通信数据包括本身的身份识别信息，在接收到所述从机发送的通信数据之后，所述主机对所述身份识别信息进行识别以判断发送通信数据的所述从机，并对接收到的通信数据进行处理。

其中，所述接口包括通用异步收发传输器接口。

基于上述的一主多从的通信系统，本发明另一方面提出一种数据传输方法，该数据传输方法包括以下步骤：主机通过第一数据发送接口和数据发送模块向每个从机发送通信数据；以及任意从机通过第二数据发送接口和数据接收模块向所述主机发送通信数据。

本发明实施例的数据传输方法，主机只需两个数据接口即可实现与多个从机的数据传输，接口资源占用少，对于大部分的主机的控制器来说皆可满足要求，方法简单易实施。

其中，所述主机发送的通信数据包括目标从机的身份识别信息，所述数据传输方法还包括：在接收到所述主机发送的通信数据之后，所述每个从机分别对所述身份识别信息进行识别以判断是否为所述目标从机，其中，所述目标从机使用接收到的通信数据，非目标从机丢弃接收到的通信数据。

从机发送的通信数据包括本身的身份识别信息，所述数据传输方法还包括：在接收到所述从机发送的通信数据之后，所述主机对所述身份识别信息进行识别以判断发送通信数据的从机；以及所述主机对接收到的通信数据进行处理。

其中，所述接口包括通用异步收发传输器接口。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的一主多从的通信系统的示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的数据传输方法的流程图；

图3是根据本发明的一个具体实施例的主机向任意从机发送通信数据的流程图；以及

图4是根据本发明的另一个具体实施例的任意从机向主机发送通信数据的流程图。

附图标记：

通信系统100，

主机10、多个从机20、数据接收模块30和数据发送模块40，

第一数据发送接口T1和第一数据接收接口R1，第二数据发送接口T2和第二数据接收接口R2，第一输出端T1a和多个第一接收端R1b，第二接收端R2b和第二输出端T2a，多个数据接收单元31、第一电容C1和第二电阻R0。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的一主多从的通信系统。

图1是根据本发明的一个实施例的一主多从的通信系统，该通信系统100包括主机10、多个从机20、数据接收模块30和数据发送模块40。

其中，主机10包括第一数据发送接口T1和第一数据接收接口R1。多个从机20中的每个从机均包括第二数据发送接口T2和第二数据接收接口R2。

数据接收模块30包括第一输出端T1a和多个第一接收端R1b，第一输出端T1a与第一数据接收接口R1相连，多个第一接收端中的每个第一接收端R1b分别与每个从机20的第二数据输出接口T2对应相连。

数据发送模块40包括第二接收端R2b和第二输出端T2a，第二接收端R2b与第一数据输出接口T1相连，第二输出端T2a分别与每个从机的第二数据接收接口R2相连。

其中，主机10通过第一数据发送接口T1和数据发送模块40向每个从机20发送通信数据，并通过第一数据接收接口R1和数据接收模块30接收任意从机发送的通信数据。

可以看出，本发明实施例的一主多从的通信系统100，通过数据接收模块30和数据发送模块40实现主机10与多个从机20之间的数据传输，主机10只需要两个接口，主机10接口资源占用少，对于大部分的主机10的控制器来说皆可满足要求。

在本发明的实施例中，接口可以包括通用异步收发传输器(UART)接口，当主机10与从机20之间采用UART通信，例如，电器的主控MCU与多个传感器，例如温度传感器、压力传感器或者湿度传感器，之间进行UART通信，其中，各个传感器中包括从MCU，主MCU可以通过数据发送模块40将通信数据分别发送至多个从MCU，并通过数据接收模块30接收每个从MCU的通信数据例如温度或者压力或者湿度，进而对通信数据进行处理，以进行后续的控制。

具体地，参照图1所示，数据接收模块30包括多个数据接收单元31、第一电容C1和第二电阻R0。

其中，多个数据接收单元31与多个从机20对应，每个数据接收单元包括三极管Q(例如图1中的Q1-Qn)、第一电阻R(例如图1中的R01-R0n)。三极管Q的基极2通过第一电阻R与预设电源例如+5V相连，三极管Q的发射极3与对应的从机的第二数据发送接口T2相连，三极管Q的集电极1与主机10的第一数据接收接口R1相连；第一电容C1的一端接地，第一电容C1的另一端分别与每个数据接收单元的三极管Q的集电极和第一数据接收接口R1相连；第二电阻R0的一端与第一电容C1的另一端相连，第二电阻R0的另一端与预设电源例如+5V相连。可以理解的是，每个数据接收单元中元件的具体参数可以根据具体的从机例如传感器监测数据的性质进行设置。通过数据接收模块30的硬件结构将各个从机例如传感器的不同的通信数据传输至主机10的第一数据接收接口R1，实现主机10接收多个从机20的发送数据，也就是实现一对多的数据接收。

具体地，参照图1所示，数据发送模块40包括第二电容C2，第二电容C2的一端接地，第二电容C2的另一端分别与第一数据发送接口T1和每个从机20的第二数据接收接口R2相连。通过数据发送模块40可以实现主机10发送通信数据至从机20，也就是实现一对多的数据发送。

可以看出，本发明实施例的一主多从的通信系统100，基于数据发送模块40和数据接收模块30构建一主多从的通信总线电路，总线上允许搭建一个主机10和多个从机20，其中，跟为两条通信线路，一条专门用于主机10发送通信数据给各个从机20接收；另一条专门用于任意从机20发送通信数据给主机10接收。

在进行数据传输时，主机10发送的通信数据包括目标从机的身份识别信息。主机10通过数据发送模块40发送通信数据，每个从机20都将接收数据，在接收到主机10发送的数据之后，每个从机20分别对身份(ID，Identity)识别信息进行识别以判断是否为目标从机，即每个从机将接收到的通信数据中的从机的身份识别信息与本从机的ID进行比对，当两者相等时，则说明该从机为目标从机，否则，该从机为非目标从机。其中，目标从机使用接收到的通信数据，非目标从机丢弃接收到的通信数据。

任意从机通过数据接收模块30发送通信数据至主机10，从机发送的通信数据包括本身的身份识别信息，在接收到从机发送的通信数据之后，主机10对身份识别信息进行识别以判断发送通信数据的从机即确定数据来源，并对接收到的通信数据进行处理，以对数据做出相应或者进行后续的控制。

基于上述一主多从的通信系统的说明，下面参照附图描述根据本发明另一方面的通信系统的数据传输方法。

图2是根据本发明的一个实施例的一主多从的通信系统的数据传输方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S1，主机通过第一数据发送接口和数据发送模块向每个从机发送通信数据。

S2，任意从机通过第二数据发送接口和数据接收模块向主机发送通信数据。

本发明实施例的数据传输方法，主机只需两个数据接口即可实现与多个从机的数据传输，接口资源占用少，对于大部分的主机的控制器来说皆可满足要求，方法简单易实施。

其中，接口可以包括通用异步收发传输器接口。

在数据传输时，主机可以向每个从机发送通信数据，主机发送的通信数据包括目标从机的身份识别信息，在接收到主机发送的通信数据之后，每个从机分别对身份识别信息进行识别以判断是否为目标从机，其中，目标从机使用接收到的通信数据，非目标从机丢弃接收到的通信数据。例如，图3是根据本发明的一个具体实施例的主机给任意从机发送通信数据的流程图。如图3所示，该过程包括：

S21，主机通过第一数据发送接口和数据发送模块发送从机N需要的数据，其中，数据中包括从机N的ID，N≥1。

S22，从机N通过第二数据接收接口和数据发送模块接收来自主机的通信数据。

S23，从机N判断数据中的从机ID是否等于本从机的ID，如果是，则进入步骤S24，否则进入步骤S25。

S24，从机N使用来自主机的数据。

S25，从机N丢弃来自主机的数据。

在通信数据传输时，任意从机可以向主机发送通信数据，从机发送的通信数据包括本身的身份识别信息，在接收到从机发送的通信数据之后，主机对该身份识别信息进行识别以判断发送通信数据的从机，以及主机对接收到的通信数据进行处理。例如，图4是根据本发明的另一个具体实施例的任意从机向主机发送通信数据的流程图，如图4所示，该过程包括：

S11，从机通过数据接收模块发送主机需要的数据至主机，其中，发送数据包括本从机的ID。

S12，主机通过第一数据接收接口接收来自从机的通信数据。

S13，主机识别从机身份并使用来自该从机的数据。

概括地说，本发明实施例的数据传输方法，主机和多个从机均只需两个接口，通过数据接收模块和数据发送模块实现两个通信总线的搭建，一条可以实现主机向任意从机发送通信数据，而另一条可以实现任意从机向主机发送通信数据，即实现一主多从的数据传输，主机的接口资源占用少，实现方便。

需要说明的是，在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种一主多从的通信系统，其特征在于，包括：

主机，所述主机包括第一数据发送接口和第一数据接收接口；

多个从机，所述多个从机中的每个从机均包括第二数据发送接口和第二数据接收接口；

数据接收模块，所述数据接收模块包括第一输出端和多个第一接收端，所述第一输出端与所述第一数据接收接口相连，所述多个第一接收端中的每个第一接收端分别与所述每个从机的第二数据输出接口对应相连；

数据发送模块，所述数据发送模块包括第二接收端和第二输出端，所述第二接收端与所述第一数据输出接口相连，所述第二输出端分别与所述每个从机的第二数据接收接口相连；

其中，所述主机通过所述第一数据发送接口和所述数据发送模块向所述每个从机发送通信数据，并通过所述第一数据接收接口和所述数据接收模块接收任意从机发送的通信数据。

2.如权利要求1所述的一主多从的通信系统，其特征在于，所述数据接收模块包括：

与所述多个从机对应的多个数据接收单元，每个数据接收单元包括：三极管，所述三极管的基极通过第一电阻与预设电源相连，所述三极管的发射极与对应的从机的第二数据发送接口相连，所述三极管的集电极与所述主机的第一数据接收接口相连；

第一电容，所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端分别与所述每个数据接收单元的三极管的集电极和所述第一数据接收接口相连；和

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电容的另一端相连，所述第二电阻的另一端与预设电源相连。

3.如权利要求1所述的一主多从的通信系统，其特征在于，所述数据发送模块包括：

第二电容，所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端分别与所述第一数据发送接口和所述每个从机的第二数据接收接口相连。

4.如权利要求1所述的一主多从的通信系统，其特征在于，所述主机发送的通信数据包括目标从机的身份识别信息，在接收到所述主机发送的数据之后，所述每个从机分别对所述身份识别信息进行识别以判断是否为所述目标从机，其中，所述目标从机使用接收到的通信数据，非目标从机丢弃接收到的通信数据。

5.如权利要求1所述的一主多从的通信系统，其特征在于，从机发送的通信数据包括本身的身份识别信息，在接收到所述从机发送的通信数据之后，所述主机对所述身份识别信息进行识别以判断发送通信数据的所述从机，并对接收到的通信数据进行处理。

6.如权利要求1-5任一项所述的一主多从的通信系统，其特征在于，所述接口包括通用异步收发传输器接口。

7.一种基于权利要求1所述的一主多从的通信系统的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

主机通过第一数据发送接口和数据发送模块向每个从机发送通信数据；以及

任意从机通过第二数据发送接口和数据接收模块向所述主机发送通信数据。

8.如权利要求7所述的数据传输方法，其特征在于，所述主机发送的通信数据包括目标从机的身份识别信息，所述数据传输方法还包括：

在接收到所述主机发送的通信数据之后，所述每个从机分别对所述身份识别信息进行识别以判断是否为所述目标从机，其中，所述目标从机使用接收到的通信数据，非目标从机丢弃接收到的通信数据。

9.如权利要求7所述的数据传输方法，其特征在于，从机发送的通信数据包括本身的身份识别信息，所述数据传输方法还包括：

在接收到所述从机发送的通信数据之后，所述主机对所述身份识别信息进行识别以判断发送通信数据的从机；以及

所述主机对接收到的通信数据进行处理。

10.如权利要求7所述的数据传输方法，其特征在于，所述接口包括通用异步收发传输器接口。