CN111159092A

CN111159092A - 一种串口通信系统、方法、装置及电子设备

Info

Publication number: CN111159092A
Application number: CN201911421816.0A
Authority: CN
Inventors: 王刚
Original assignee: Beijing Likong Huacon Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Likong Huacon Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明公开了一种串口通信系统、方法、装置及电子设备，涉及通信技术领域，其中串口通信系统，包括：多个从站，所述多个从站分别与串口总线通信连接；嵌入式设备，所述嵌入式设备一侧通过第一串口与串口总线连接，另一侧通过多个第二串口与多个主站通信连接，每一个所述主站分别与目标数量的第二串口通信连接，不同所述主站间连接的第二串口不同。每一个主站可以通过单独占用一个或多个串口完成通信，实现不同主站间隔离通信，继而可以避免多个主站进行问答式串口协议通信时，因无有效途径控制不同主站之间轮询发送数据，出现通信互相影响、数据通信混乱的情况，同时为每一个主站单独分配通信串口，提高了多主站通信的数据传输的完整性与安全性。

Description

一种串口通信系统、方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种串口通信系统、方法、装置及电子设备。

背景技术

串口通信(Serial Communication)是指主站和从站之间，通过串口总线按照通信协议进行数据传输的一种通讯方式。串口通信是半双工模式，采用问答式串口协议(如Modbus协议)通讯时，主站以轮询的方式通过串口向多个从站发送请求指令，当从站接收到请求指令时回复响应指令，即从站只能被动响应，当主站包含多个时，从站不能区分出请求指令是哪个主站发出。

现有技术中，对于问答式串口协议，为了保证主站可以采集到各个从站的数据，通信链路上需要保证一对一通信，即现有问答式串口协议通信方式仅支持单主站、多从站的方式。当通信链路上包含多个主站时，因无有效途径控制不同主站之间轮询发送数据，将出现通信互相影响、数据通信混乱的情况，故亟待提出一种可支持多主站数据采集的串口通信方式。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有问答式串口通信方式不支持多主站数据同时采集的缺陷，从而提供一种串口通信系统、方法、装置及电子设备。

根据第一方面，本发明实施例公开了一种串口通信系统，包括：多个从站，所述多个从站分别与串口总线通信连接；嵌入式设备，所述嵌入式设备一侧通过第一串口与串口总线连接，另一侧通过多个第二串口与多个主站通信连接，每一个所述主站分别与目标数量的第二串口通信连接，不同所述主站间连接的第二串口不同。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述每一个第二串口设置有多个串口链路。

根据第二方面，本发明实施例公开了一种串口通信方法，应用于第一方面或第一方面第一实施方式所述的串口通信系统，包括：轮询采集多个从站数据；将采集到的所述从站数据缓存在预设的多个支持多连接的模拟从站中，每一个所述模拟从站与目标串口链路通信连接；当接收到任一主站通过目标串口链路下发的数据请求指令时，向所述主站反馈数据。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述轮询采集多个从站数据，包括：通过轮询方式，依次向每一个所述从站发送数据请求指令；接收每一个所述从站上传的所述从站数据。

结合第二方面，在第二方面第二实施方式中，所述当接收到任一主站通过目标串口链路下发的数据请求指令时，向所述主站反馈数据，包括：对接收到的数据请求指令进行解析；根据解析结果，将目标数据与应答指令进行拼装反馈给主站。

根据第三方面，本发明实施例公开了一种串口通信装置，用于第一方面或第一方面第一实施方式所述的串口通信系统，包括：采集模块，用于轮询采集多个从站数据；存储模块，用于将采集到的所述从站数据缓存在预设的多个支持多连接的模拟从站中，每一个所述模拟从站与目标串口链路通信连接；反馈模块，用于当接收到任一主站通过目标串口链路下发的数据请求指令时，向所述主站反馈数据。

结合第三方面，在第三方面第一实施方式中，所述采集模块，用于通过轮询方式，依次向每一个所述从站发送数据请求指令；接收每一个所述从站上传的所述从站数据。

结合第三方面，在第三方面第二实施方式中，所述反馈模块，用于对接收到的数据请求指令进行解析；根据解析结果，将目标数据与应答指令进行拼装反馈给主站。

根据第四方面，本发明实施例公开了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述第二方面及第二方面任一实施方式中所述的串口通信方法的步骤。

根据第五方面，本发明实施例公开了一种可读计算机存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述第二方面及第二方面任一实施方式中所述的串口通信方法的步骤。

本发明实施例提供的技术方案具有如下优点：

本发明实施例提供的串口通信系统，包含的嵌入式设备一侧通过第一串口总线与多个从站连接，另一侧通过多个第二串口与多个主站通信连接，每一个主站分别与目标数量的第二串口通信连接，不同主站间连接的第二串口不同，保证每一个主站可以通过单独占用一个或多个串口完成通信，实现不同主站间隔离通信，继而可以避免多个主站进行问答式串口协议通信时，当通信链路上包含多个主站时，因无有效途径控制不同主站之间轮询发送数据，出现通信互相影响、数据通信混乱的情况，同时为每一个主站单独分配通信串口，提高了多主站通信的数据传输的完整性与安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例1提供的一种串口通信系统的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种串口通信方法的流程图；

图3为本发明实施例2提供的一种串口通信方法的原理示意图；

图4为本发明实施例3提供的一种串口通信装置的框图；

图5为本发明实施例4提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本申请实施例提供了一种串口通信系统，如图1所示，该串口通信系统，包括：

多个从站，所述多个从站分别与串口总线通信连接。

示例性地，该从站可以是任一可与主站进行通信的现场设备，本申请实施例对该从站的类型不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定，多个从站与串口总线通信连接，本申请实施例对从站的数量不作限定。如图1所示，本申请实施例中的串口通信系统包括4个从站，即从站1、从站2、从站3以及从站4。

嵌入式设备，所述嵌入式设备一侧通过第一串口与串口总线连接，另一侧通过多个第二串口与多个主站通信连接，每一个所述主站分别与目标数量的第二串口通信连接，不同所述主站间连接的第二串口不同。

示例性地，如图1所示，嵌入式设备一侧通过串口0与串口总线通信连接，另一侧通过串口1、串口2、串口3以及串口4与多个主站通信连接，每一个主站分别与目标数量的第二串口通信连接，不同主站间连接的第二串口不同。图1中，该串口通信系统包含4个主站，即主站1、主站2、主站3以及主站4，每一个主站分别与一个第二串口通信连接，主站1与串口1连接、主站2与串口2连接、主站3与串口3连接、主站4与串口4连接。本申请实施例对该嵌入式设备包含的第二串口的数量以及每一个主站可以连接的第二串口的数量不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定，只要保证每一个主站可以通过单独占用一个或多个串口完成通信即可实现不同主站间隔离通信，继而可以避免多个主站进行问答式串口协议通信时，当通信链路上包含多个主站时，因无有效途径控制不同主站之间轮询发送数据，出现通信互相影响、数据通信混乱的情况。通过为每一个主站单独分配通信串口，提高了多主站通信的数据传输的完整性与安全性。

作为本申请一个可选实施方式，该系统中所述每一个第二串口设置有多个串口链路。

示例性地，每一个第二串口设置的串口链路的数量可以根据串口通信系统中的串口总线连接的从站的数量确定，本申请实施例对该数量不作限定。如图1所示，该串口通信系统系统包含4个从站，即可以在任一第二串口设置4个串口链路，每一个第二串口对应的每一个串口链路可以接收一个从站上传的从站数据，在不同的第二串口设置与真实从站相同数量的串口链路，保证了一条串口链路上仅有一个主站与多个从站通讯的方式，不同主站发出的数据互不干扰，保持一对一通讯，保证了通信安全。

同时相比于现有只通过一个串口通过轮询的方式依次获取每一个从站的从站数据的方式，本申请实施例提供的包含多个串口链路的第二串口，可以使主站可以通过不同串口链路同时对不同的从站发送数据请求指令，提高了串口通信的效率。该串口链路的设置方式可以是按照预设的通信协议，建立对应的客户端，比如在每一个第二串口设置多个TCP客户端，每一个TCP客户端对应一个串口链路。

实施例2

本申请实施例还提供了一种串口通信方法，用于实施例1所述的串口通信系统，如图2所示，该串口通信方法包括：

步骤201，轮询采集多个从站数据。

作为本申请一个可选实施方式，步骤201，包括：通过轮询方式，依次向每一个所述从站发送数据请求指令；接收每一个所述从站上传的所述从站数据。

示例性地，通过模拟主站的方式下发指令的方式，以轮询方式对串口通信系统中的多个从站按照目标通信协议下发数据请求指令，该目标通信协议可以是Modbus协议，或者是R485等串口通信协议，本申请实施例对该目标通信协议的类型不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。当任一从站接收到模拟主站下发的数据请求指令，从站根据接收到的数据请求指令向模拟主站传输相应的从站数据，模拟主站接收从站上传的从站数据。

步骤202，将采集到的所述从站数据缓存在预设的多个支持多连接的模拟从站中，每一个所述模拟从站与目标串口链路通信连接。

示例性地，当接收到的从站上传的从站数据后，将从站数据缓存在预设的多个支持多连接的模拟从站中，预设的模拟从站可以接收主站发出的数据请求指令，并根据接收到的主站下发的数据请求指令，将预存的从站数据反馈给主站。本申请实施例对预设的支持多连接的模拟从站的数量不作限定，本领域技术人员可以根据串口通信系统中连接的真实从站的数量确定，即可以将轮询采集到的每一个从站的数据对应存储在预设的支持多连接的模拟从站中。

每一个支持多连接的模拟从站与目标串口链路通信连接，该目标串口链路可以是模拟从站与第二串口建立的通信链路。当每一个第二串口侧设置多个通信协议客户端，可以将支持多连接的模拟从站与每一个第二串口对应的通信协议客户端连接。如图3所示，以通信协议客户端为TCP客户端为例，每一个第二串口侧设置4个TCP客户端，可以依次命名为“TCPClient1”、“TCPClient2”、“TCPClient3”以及“TCPClient4”，每一个支持多连接的模拟从站分别设置一个TCP服务端，可以依次命名为“TCPServer1”、“TCPServer2”、“TCPServer3”以及“TCPServer4”，对于模拟从站1的“TCPServer1”，其分别被串口1、串口2、串口3、串口4的中的”TCPClient1”连接，模拟从站的“TCPServer1”与串口1的“TCPClient1”链路、串口2的“TCPClient1”链路、串口3的“TCPClient1”链路以及串口4的“TCPClient1”链路通信连接；同理对于模拟从站2的“TCPServer2”，其分别被串口1、串口2、串口3、串口4的中的”TCPClient2”连接，模拟从站2的“TCPServer2”与串口1的“TCPClient2”链路、串口2的“TCPClient2”链路、串口3的“TCPClient2”链路以及串口4的“TCPClient2”链路通信连接；模拟从站3、模拟从站4，以此类推，得到各个支持多连接的模拟从站的目标串口链路。

步骤203，当接收到任一主站通过目标串口链路下发的数据请求指令时，向所述主站反馈数据。

示例性地，如图3所示，当模拟从站的“TCPServer1”接收主站1通过串口1的“TCPClient1”对应的链路下发的数据请求指令时，由于相应的目标串口链路设置有对应的标识，模拟从站的“TCPServer1”可以将主站1请求的数据按照相同的链路将反馈给主站。相比于现有只通过一个串口通过轮询的方式依次获取每一个从站的从站数据的方式，本申请实施例提供的包含多个串口链路的第二串口，可以使主站可以通过不同串口链路同时对不同的从站发送数据请求指令，提高了串口通信的效率的同时达到了区分链路的目的。

作为本申请一个可选实施方式，步骤203，包括：对接收到的数据请求指令进行解析；根据解析结果，将目标数据与应答指令进行拼装反馈给主站。

示例性地，根据串口通信协议对接收到的数据请求指令进行解析，得到解析结果，通过该解析结果可以获知主站所需要的目标数据，将对应目标数据的应答指令按照相同的通信协议进行拼装反馈给主站。本申请实施例对串口通信协议的类型不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。

本申请实施例提供的串口通信方法，通过设置包含多个串口的嵌入式设备，在嵌入式设备中设置模拟主站轮询采集真实从站的从站数据，并将采集的从站数据预先缓存在预设的模拟从站中，当模拟从站接收到真实主站发送的数据请求指令，通过目标串口链路将主站所需要的数据反馈给主站，完成了包含多个主站的串口通信，在保证了通信完整性与安全性的同时整个串口通信方式不需要改造现有的主站、从站设备，仅需要调整布线即可以实现，节省成本。

实施例3

本申请实施例还提供了一种串口通信装置，用于实施例1所述的串口通信系统，如图4所示，包括：

采集模块401，用于轮询采集多个从站数据；

存储模块402，用于将采集到的所述从站数据缓存在预设的多个支持多连接的模拟从站中，每一个所述模拟从站与目标串口链路通信连接；

反馈模块403，用于当接收到任一主站通过目标串口链路下发的数据请求指令时，向所述主站反馈数据。

作为本申请一个可选实施方式，采集模块401，用于通过轮询方式，依次向每一个所述从站发送数据请求指令；接收每一个所述从站上传的所述从站数据。

作为本申请一个可选实施方式，反馈模块403，用于对接收到的数据请求指令进行解析；根据解析结果，将目标数据与应答指令进行拼装反馈给主站。

实施例4

本申请实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，该电子设备包括：处理器501和存储器502及存储在存储器502上并可在处理器501上运行的计算机程序，处理器501执行所述程序时实现上述实施例所述的串口通信方法的步骤，其中处理器501、存储器502、图像采集设备503和语音设备504可以通过总线或者其他方式连接，图5中可以通过总线连接为例。

处理器501可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器501还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器502作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的串口通信方法对应的程序指令/模块。处理器501通过运行存储在存储器502中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的串口通信方法。

存储器502可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器501所创建的数据等。此外，存储器502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器502可选包括相对于处理器501远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器501。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器502中，当被所述处理器501执行时，执行如图2所示实施例中的串口通信方法。

上述电子设备的具体细节可以对应参阅图2所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

实施例5

本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的串口通信方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种串口通信系统，其特征在于，包括：

多个从站，所述多个从站分别与串口总线通信连接；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述每一个第二串口设置有多个串口链路。

3.一种串口通信方法，应用于权利要求1或2所述的串口通信系统，其特征在于，包括：

轮询采集多个从站数据；

将采集到的所述从站数据缓存在预设的多个支持多连接的模拟从站中，每一个所述模拟从站与目标串口链路通信连接；

当接收到任一主站通过目标串口链路下发的数据请求指令时，向所述主站反馈数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轮询采集多个从站数据，包括：

通过轮询方式，依次向每一个所述从站发送数据请求指令；

接收每一个所述从站上传的所述从站数据。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述当接收到任一主站通过目标串口链路下发的数据请求指令时，向所述主站反馈数据，包括：

对接收到的数据请求指令进行解析；

根据解析结果，将目标数据与应答指令进行拼装反馈给主站。

6.一种串口通信装置，应用于权利要求1或2所述的串口通信系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于轮询采集多个从站数据；

存储模块，用于将采集到的所述从站数据缓存在预设的多个支持多连接的模拟从站中，每一个所述模拟从站与目标串口链路通信连接；

反馈模块，用于当接收到任一主站通过目标串口链路下发的数据请求指令时，向所述主站反馈数据。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述采集模块，用于通过轮询方式，依次向每一个所述从站发送数据请求指令；接收每一个所述从站上传的所述从站数据。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述反馈模块，用于对接收到的数据请求指令进行解析；根据解析结果，将目标数据与应答指令进行拼装反馈给主站。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求3-5中任一项所述的串口通信方法的步骤。

10.一种可读计算机存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求3-5中任一项所述的串口通信方法的步骤。