CN110750478A - 一种多串口通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明提供了一种多串口通信方法及系统，所述方法包括步骤：当访问若干个从设备时，将待发送数据帧写入中央处理器中的寄存器；所述中央处理器控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，并将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位字符，得到替换后的输出数据帧；将所述输出数据帧发送至若干个从设备。本发明通过中央处理器的寄存器将发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位字符，是的串口获取到发送数据帧的地址位信息，实现主设备与从设备之间支持多路模式的的串口协议通信，进而实现了主设备与多个从设备之间的通信连接。

Description

一种多串口通信方法及系统

技术领域

本发明涉及嵌入式驱动技术领域，尤其涉及的是一种多串口通信方法及系统。

背景技术

串口在慢速通信协议上被大量使用，一般应用于要求传输的数据不多，速率较低的应用中。如图1所示，图1是串口协议的原理图，先启动START(不占帧内容)，数据位(5～8位)，后面是可选项奇偶校验位，最后是停止位。其中奇偶校验可设置为：奇数校验，偶数校验，无校验；停止位可以设置为：1bit，1.5bit，2bit。串口协议具有几个重要参数，包括波特率、停止位、数据位和奇偶校验位，参与串行通信的两端设备，必须配置完全相同的以上参数才能正确通信。如图2所示，Windows下面的串口终端软件，在设置串口属性时，必须与对端设备设置完全一样的属性，才可以进行通信。

一对一的串口通信连接很简单，收发也简单，即发即收，不需要确定主设备与哪一个从设备通信，因此也不需要地址位。而在多节点串口通信系统中，有一个主设备Master和若干个从设备Master，主设备的串口发送TX连接所有从设备的接收RX，所有从设备的发送TX连接主设备的接收RX。主设备发送字符时，其它从设备都可以接收，但是从设备不能确定发送的报文是给自己的，为解决该问题，如图3与图4所示，通过给每个设备都编一个互不相同的串口地址，主设备要发送字符给从设备Slave 1时，第一个字节是地址位Addr Bit＝1，数据位＝1的字符，第二个字节开始，地址位Addr Bit＝0，数据位是要发的实际字符。所有从设备这个都会收到主设备发出来的信息，收到第一个带地址位的字符，判断地址值是不是等于自己的地址，如果不是则丢弃该报文，否则接收，这种机制为多路模式(multidropmode)。多路模式分为手动模式和自动模式，自动模式由硬件自动判断丢弃，手动模式则由程序判断是否丢弃。多路模式的帧格式：起始位、5/6/7/8bit数据位(可配5～8)、地址位、奇偶校验位(可选)、停止位，其比普通模式多了一个地址位，当Addr Bit＝1时，其帧第一个字节即是节点地址，而不是报文内容，当Addr Bit＝0，则整个帧的内容都是报文数据，这种功能常见于MC68681 DUART、MC68HC11 SCI、DSP56000 SCI以及Intel 8051serialinterface。然而现在很多CPU自带NS16550串口并不支持Addr Bit，而如果要与必须使用地址位的MCU单片机通信，就显得无能为力。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种多串口通信方法及系统，实现了主从设备之间支持multidrop mode的串口协议通信。

本实施例提供了一种多串口通信方法，其中，包括：

当主设备建立与若干个从设备之间的通信连接时，将待发送数据帧写入中央处理器中的寄存器；

所述中央处理器控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，根据所述待发送数据帧是否含有地址数据，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符配置为地址位字符，得到配置后的输出数据帧；

所述主设备将所述输出数据帧发送至若干个从设备。

可选的，所述主设备将所述输出数据帧发送至若干个从设备的步骤之后，还包括：

当检测所述输出数据帧发送完毕后，所述中央处理器发送中断信号，触发向所述中央处理器发送下一个待发送数据帧。

可选的，所述根据所述待发送数据帧的帧格式，对所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符进行配置为地址位字符的步骤包括：

根据所述待发送数据帧的第一个字节是否为从节点地址，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位字符。

可选的，所述根据所述待发送数据帧的第一个字节是否为从节点地址，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位字符的步骤包括：

若所述待发送数据帧的第一个字节是从节点地址，则将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位1；

若所述待发送数据帧的第一个字节不是从节点地址，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位0。

可选的，所述寄存器为线路控制寄存器，所述将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位1的步骤包括：

将所述线路控制寄存器的PEN引脚、SP引脚和EPS引脚均设置为1；

将所述待发送数据帧写入所述线路控制寄存器。

可选的，所述寄存器为线路控制寄存器，所述将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位0的步骤包括：

将所述线路控制寄存器的PEN引脚、SP引脚设置为1，将EPS引脚设置为0；

将所述待发送数据帧写入所述线路控制寄存器。

可选的，所述主设备将所述输出数据帧发送至若干个从设备的步骤之后，还包括：

若干个所述从设备接收并根据所述输出数据帧，并根据所述地址位字符解析出所述输出数据帧中所含有的报文数据信息。

可选的，所述根据所述地址位字符解析出所述输出数据帧中所含有的报文数据信息的步骤包括：

若所述地址位字符为0，得到所述输出数据帧的第一个字节不是从节点地址，则直接解析得到所述输出数据帧中含有的报文数据信息；

若所述地址位字符为1，得到所述输出数据帧的第一个字节不是从节点地址，则判断所述从节点地址是否与预设串口地址相同，若相同，则解析所述输出数据帧中含有的报文数据信息，否则丢弃所述输出数据帧。

可选的，所述方法还包括：所述预先设定所述若干个从设备的串口地址位。

在上述实施例的基础上，本发明还提供了一种多串口通信系统，其包括主设备和若干个从设备，其中，所述主设备包括中央处理器，所述中央处理器包括寄存器；

所述中央处理器，用于当所述主设备访问若干个从设备时，将待发送数据帧写入所述寄存器，并控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，根据所述待发送数据帧中是否含有地址数据，对所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符进行配置，得到配置后的输出数据帧；

以及，将所述输出数据帧发送至若干个从设备。

在上述方法的基础上，本实施例还公开了一种多串口通信系统，其包括主设备和若干个从设备，其中，所述主设备，用于当访问若干个从设备时，将待发送数据帧写入中央处理器中的寄存器；所述中央处理器控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，并将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位字符，得到替换后的输出数据帧，将所述输出数据帧发送至若干个从设备。

本发明提供了一种多串口通信方法及系统，所述方法包括步骤：当访问若干个从设备时，将待发送数据帧写入中央处理器中的寄存器；所述中央处理器控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，并将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符配置为地址位字符，得到替换后的输出数据帧；将所述输出数据帧发送至若干个从设备。本发明通过中央处理器的寄存器将发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位字符，是的串口获取到发送数据帧的地址位信息，实现主设备与从设备之间支持多路模式的串口协议通信，进而实现了主设备与多个从设备之间的通信连接。

附图说明

图1为串口协议的原理图；

图2为串口终端软件属性示意图；

图3为多节点串口通信系统示意图；

图4为多节点发送数据帧的帧格式的结构原理图；

图5为本实施例中串口通信方法的步骤流程图；

图6为本实施例中串口通信方法中主设备与从设备之间的结构原理图；

图7为主设备为主节点时发送数据帧的结构原理图；

图8为从节点发送数据帧的结构原理图；

图9为主设备发送数据帧至从设备的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种串口通信方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件。应当理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属技术领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。

如图5所示，图5为一个实施例中多串口通信方法的较佳实施例的流程图，该方法包括以下步骤：

S510、当主设备建立与若干个从设备之间的通信连接时，将待发送数据帧写入中央处理器中的寄存器。

结合图6所示，图6为主设备与从设备之间的通信。所述主设备中的中央处理器上设置有寄存器，所述寄存器用于暂时存储指令、数据和地址，当主设备向从设备发送数据帧时，则主设备的中央处理器首先将发送数据帧保存到寄存器中，其中，所述主设备可以为嵌入式主控CPU(Central Process Unit，CPU)，所述从设备可以为主控CPU的外围芯片MCU(Microcontroller Unit，MCU)。

在一种实施例中，多串口通信一般为异步串口通信，则较佳的，所述寄存器选择使用线性控制寄存器。由于发送数据帧的长度、开始位、停止位、校验位等数据均可通过线性控制寄存器UNLCR中控制，通过所述线性控制寄存器可以实现对所述待发送数据帧的数据进行调节。

S520、所述中央处理器控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，根据所述待发送数据帧是否含有地址数据，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符配置为地址位字符，得到配置后的输出数据帧。

由于某一些串口不支持地址位数据的解析，比如：NS16550串口，因此本步骤中根据待发送数据帧的帧结构对其奇偶校验位字符进行配置，使得配置后的奇偶校验位字符为地址位字符，解决部分串口协议中支持的数据帧不含有地址位字符的问题，使得配置后的输出数据帧中含有地址位字符，从而实现主设备与从设备之间的串口通信。

具体地，中央处理器将待发送数据帧首先写入到寄存器中，所述寄存器根据待发送数据帧的帧格式对其进行重新配置，若所述待发送数据帧的第一个字符为从节点地址，则将其奇偶校验位配置为1，若所述待发送数据帧的第一个字符不是从节点地址，而是报文数据信息的开始字符，则将则将其奇偶校验位配置为0。例如：NS16550:数据位8bit，奇偶校验1bit，停止位1bit，波特率38400。对接串口：数据位8bit，地址位1bit，无奇偶校验，停止位1bit，波特率38400其中16550串口在多串口通信节点中，为主节点。其主节点的发送数据帧的帧格式如图7所示，其从节点的发送数据帧的帧格式如图8所示。

具体的，以线性控制寄存器为例对如何实现根据待发送数据帧的帧格式对其进行奇偶校验位字符重新配置做进一步的说明。

若要将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位1，则包括步骤：

将所述线路控制寄存器的PEN引脚、SP引脚和EPS引脚均设置为1；

将所述待发送数据帧写入所述线路控制寄存器。

若要将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位0，则包括步骤：

将所述线路控制寄存器的PEN引脚、SP引脚设置为1，将EPS引脚设置为0；

将所述待发送数据帧写入所述线路控制寄存器；

由于线路控制寄存器中有SP,EPS,PEN三个bit组合时可以设定奇偶校验位的值，当LCR[PEN]＝1,LCR[SP]＝1，LCR[EPS]＝0,则设置Mark parity，奇偶校验位＝1；LCR[PEN]＝1,LCR[SP]＝1，LCR[EPS]＝1,则设置Spaceparity，奇偶校验位＝0，因此通过分别设置三个引脚的值，将奇偶校验位的值替换为地址位的数值。

当寄存器对所述待发送数据帧中的奇偶校验位进行重新配置后，得到配置完成后的输出数据帧。

S300、所述主设备将所述输出数据帧发送至若干个从设备。

所述主设备将所述输出数据帧发送至串口总线上，所有的从设备均能够接收到该输出数据帧，以及解析出所述输出数据帧中含有的地址位信息，根据地址位信息解析出报文数据信息。

具体的，若所述地址位字符为0，得到所述输出数据帧的第一个字节不是从节点地址，则直接解析得到所述输出数据帧中含有的报文数据信息；

若所述地址位字符为1，得到所述输出数据帧的第一个字节不是从节点地址，则判断所述从节点地址是否与预设串口地址相同，若相同，则解析所述输出数据帧中含有的报文数据信息，否则丢弃所述输出数据帧。所述预设串口地址为在进行主设备与从设备之间的通信之前为各个从设备设置的接收数据帧的地址，同时也是发出数据帧的地址。

进一步的，各个从设备将该地址位信息与预先设定的串口地址位信息进行比对，若接收到的地址位信息与预先设定的串口地址位一致，则接收下一个主设备发送的字符，即接收待发送数据帧，若接收到的地址位信息与预先设定的串口地址位不一致，则不会接收下一个CPLD发送的字符。

若主设备的发送TXD端所发送的数据帧中第一个字符为从节点地址，则其所发送的地址位Addr bit＝1；若其要发送的数据帧中不含有从节点地址，没有指定的接收从设备，则主设备的发送TXD端所发送的数据帧均为报文数据信息，则其配置的地址位Addr bit＝0。

S530、所述主设备触发向从设备发送下一个待发送数据帧。

在所述主设备触发向从设备发送下一个待发送数据帧之后，还包括步骤：

所述主设备将下一个待发送数据帧写入中央处理器的线路控制寄存器中；

重复上述步骤S510至步骤S530直至所有待发送数据帧发送完成。

当待发送数据发送完毕后，主设备发送IPR(Interrupt Request，中断请求)中断信号，同时，中央处理器扫描RXD信号，当接收到一个下一个的待发送数据帧后，并将接收到的待发送数据帧保存至线路控制寄存器中。

本发明通过中央处理器的寄存器来实现multidrop mode(多路模式)地址位的串口协议，使得主设备与从设备之间支持multidrop mode的串口协议通信，进而实现了主设备与多个从设备之间的通信。

应该理解的是，虽然图5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

图9是主设备向从设备MCU2发送数据的流程图示意图，下面以NS16550串口为例，对所述主从设备之间的串口通信做进一步的说明。

所述主从设备之间的串口通信方法包括以下步骤：

S10、先初始化NS16550串口，对主设备的串口参数进行设备，具体的其数据传输的各项参数包括：设置波特率为38400比特每秒，停止位为1比特，奇偶校验位为1比特，数据位为8比特，其中数据的发送与接收都触发中断。

S20、NS16550发送函数入口，也即主设备开始向串口发送数据帧；

S30、将发送数据帧写入主设备的中央处理器中的线路控制寄存器，判断发送的第一个字符是否为从节点地址；

S40、若是，则设置线路控制寄存器的三个引脚所读取的数字分别为：LCR[PEN]＝1,LCR[SP]＝1，LCR[EPS]＝1，执行步骤S60；

S50，若不是，则设置线路控制寄存器的三个引脚所读取的数字分别为：LCR[PEN]＝1,LCR[SP]＝1，LCR[EPS]＝，对发送数据帧中的奇偶校验位进行数值的重新分配，控制其表征的数值与当前发送数据帧的地址位数字相同；执行步骤S60；

S60、将发送数据帧写入已经设置好上述三个引脚的寄存器内，则所述寄存器根据所设置的三个引脚，控制对发送数据帧中的奇偶校验位进行数值的重新分配，控制其表征的数值与当前发送数据帧的地址位数字相同；

根据上述步骤S40和步骤S5O中的不同设置，控制分别使得保存到寄存器中的发送数据帧的奇偶校验位字符与表征其地址位信息的字符一致。

S70、NS16550串口将含有重新分配奇偶校验位数值以及报文数据信息的发送数据帧发送至从设备。

从节点发送给主节点NS16550串口的报文数据中的地址位，被认为是奇偶校验位，则从节点可以忽略所述地址位数据，只接收8bit数据位。

本实施例所提出的串口通信方法，利用1bit奇偶校验位来替代1bit的地址位，在主节点要发送时，根据当前发送的是地址还是内容，设定奇偶校验位的值，那么发送出去的帧格式会被对端理解为带了地址位的数据帧。从节点发送出来带地址位的帧，主节点当初奇偶校验位处理，并且不管奇偶校验对错，都认为数据正确，全部接收，从而实现了主从设备之间的串口通信，为多串口通信提高了技术支持。

在上述多串口通信方法的基础上，本发明还提供了一种多串口通信系统，结合图6所示，其包括主设备10和若干个从设备20，所述主设备10包括中央处理器110，所述中央处理器包括寄存器111；

所述中央处理器110，用于当所述主设备10访问若干个从设备20时，将待发送数据帧写入所述寄存器111，并控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，根据所述待发送数据帧中是否含有地址数据，对所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符进行配置，得到配置后的输出数据帧；

所述主设备10还用于将所述输出数据帧发送至若干个从设备20。

较佳的，所述寄存器为线路控制寄存器。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多串口通信方法，其特征在于，包括：

当主设备建立与若干个从设备之间的通信连接时，将待发送数据帧写入中央处理器中的寄存器；

所述中央处理器控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，根据所述待发送数据帧中是否含有地址数据，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符配置为地址位字符，得到配置后的输出数据帧；

所述主设备将所述输出数据帧发送至若干个从设备。

2.根据权利要求1所述的多串口通信方法，其特征在于，所述主设备将所述输出数据帧发送至若干个从设备的步骤之后，还包括：

当检测所述输出数据帧发送完毕后，所述中央处理器发送中断信号，触发向所述中央处理器发送下一个待发送数据帧。

3.根据权利要求1所述的多串口通信方法，其特征在于，所述根据所述待发送数据帧中是否含有地址数据，对所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符配置为地址位字符的步骤包括：

根据所述待发送数据帧的第一个字节是否为从节点地址，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位字符。

4.根据权利要求3所述的多串口通信方法，其特征在于，所述根据所述待发送数据帧的第一个字节是否为从节点地址，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位字符的步骤包括：

若所述待发送数据帧的第一个字节是从节点地址，则将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位1；

若所述待发送数据帧的第一个字节不是从节点地址，将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位0。

5.根据权利要求4所述的多串口通信方法，其特征在于，所述寄存器为线路控制寄存器，所述将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位1的步骤包括：

将所述线路控制寄存器的PEN引脚、SP引脚和EPS引脚均设置为1；

将所述待发送数据帧写入所述线路控制寄存器。

6.根据权利要求4所述的多串口通信方法，其特征在于，所述寄存器为线路控制寄存器，所述将所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符替换为地址位0的步骤包括：

将所述线路控制寄存器的PEN引脚、SP引脚设置为1，将EPS引脚设置为0；

将所述待发送数据帧写入所述线路控制寄存器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的多串口通信方法，其特征在于，所述主设备将所述输出数据帧发送至若干个从设备的步骤之后，还包括：

若干个所述从设备接收并根据所述输出数据帧，并根据所述地址位字符解析出所述输出数据帧中所含有的报文数据信息。

8.根据权利要求7所述的多串口通信方法，其特征在于，所述根据所述地址位字符解析出所述输出数据帧中所含有的报文数据信息的步骤包括：

若所述地址位字符为0，得到所述输出数据帧的第一个字节不是从节点地址，则直接解析得到所述输出数据帧中含有的报文数据信息；

若所述地址位字符为1，得到所述输出数据帧的第一个字节不是从节点地址，则判断所述从节点地址是否与预设串口地址相同，若相同，则解析所述输出数据帧中含有的报文数据信息，否则丢弃所述输出数据帧。

9.根据权利要求1-6、8任一项所述的多串口通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述预先设定所述若干个从设备的串口地址位。

10.一种多串口通信系统，其包括主设备和若干个从设备，其特征在于，所述主设备包括中央处理器，所述中央处理器包括寄存器；

所述中央处理器，用于当所述主设备访问若干个从设备时，将待发送数据帧写入所述寄存器，并控制所述寄存器接收所述待发送数据帧，根据所述待发送数据帧中是否含有地址数据，对所述待发送数据帧中的奇偶校验位字符进行配置，得到配置后的输出数据帧；

以及，将所述输出数据帧发送至若干个从设备。

Images