CN111181641B - 一种全双工通信的红外通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全双工通信的红外通信系统，包括主机、主机通信模块、插件式模块、插件式模块通信模块，主机通信模块包括第一控制模块、第一红外调制解调模块、第一红外收发模块，主机、第一控制模块、第一红外调制解调模块、第一红外收发模块依次连接；插件式模块通信模块包括第二控制模块、第二红外调制解调模块、第二红外收发模块，插件式模块、第二控制模块、第二红外调制解调模块、第二红外收发模块依次连接。通过主机主动发送数据与接收数据，插件式模块通过查询的方式，在主机发送数据时接收数据，接收完成后发送数据给主机，克服了红外通信因光折射而引起的通信错误问题，实现了全双工通信。
Description
技术领域
本发明涉及红外通讯技术领域，尤其是涉及一种全双工通信的红外通信系统。
背景技术
目前，红外通信广泛应用于插件式监护仪等医疗设备上。
红外通信采用不可见红外光线在空中的传播来传递信息，可实现电气系统的完全隔离，是常用且可靠的数据传输手段。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，距离短，点对点直线数据传输才能传输信息，安全性较强。
由于光波在空间传导时容易反射和折射，造成了红外通信只能以半双工方式工作，给实际应用带来了困难。
因此，实现红外通信的全双工通讯方式，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种全双工通信的红外通信系统，通过主机主动发送数据与接收数据，插件式模块通过查询的方式，在主机发送数据时接收数据，接收完成后发送数据给主机，克服了红外通信过程中，因光折射而引起的通信错误问题，实现了全双工通信。
本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种全双工通信的红外通信系统，包括主机、主机通信模块、插件式模块、插件式模块通信模块，主机通信模块包括第一控制模块、第一红外调制解调模块、第一红外收发模块，主机、第一控制模块、第一红外调制解调模块、第一红外收发模块依次连接；插件式模块通信模块包括第二控制模块、第二红外调制解调模块、第二红外收发模块，插件式模块、第二控制模块、第二红外调制解调模块、第二红外收发模块依次连接。
本发明进一步设置为：主机与第一控制模块之间、第一控制模块与第一红外调制解调模块之间、插件式模块与第二控制模块之间、第二控制模块与第二红外调制解调模块之间分别以UART方式工作。
本发明进一步设置为：主机通信模块和插件式模块通信模块结构相同，第一、第二红外调制解调模块包括红外通信编/解码器芯片，第一、第二红外收发模块包括红外收发器芯片；红外通信编/解码器芯片的通信端与红外收发器芯片的通信端连接，用于传输数据。
本发明进一步设置为：第一控制模块、第二控制模块发送数据与接收数据分时进行。
本发明进一步设置为：在一个发送接收周期内，第一控制模块主动发送数据，在发送完数据后再进行接收；第二控制模块采用查询方式接收第一控制模块发送的数据，在接收完数据后，向第一控制模块发送数据。
本发明进一步设置为：在一个发送接收周期内，第一控制模块在发送数据帧上添加帧头，在帧头发送完后发送数据，在数据发送完后，在设定时间内接收第二控制模块发送的数据。
本发明进一步设置为：在一个发送接收周期内，第二控制模块在接收到完整的帧头后，接收第一控制模块发送的数据，在数据接受完后，在设定时间内发送数据给第一控制模块。
本发明进一步设置为：用设定字节数代替设定时间。
本发明进一步设置为：第一控制模块控制发送接收，包括以下步骤：
A1、开始；
A2、检查UART标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A7；
A3、允许UART发送，禁止UART接收；
A4、检查UART发送队列是否为空，若是，进入下一步，若否，转A9；
A5、发送数据帧；
A6、置位应答命令标志位为真；
A7、检查发送队列是否为空且应答命令标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A10；
A8、UART发送数据，转A12；
A9、UART发送数据，转A4；
A10、检查发送时间是否超过发送时间设定值且应答命令标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A13；
A11、UART允许接收数据；
A12、UART接收数据；
A13、检查UART接收队列是否为空，若是，进入下一步，若否，转A16；
A14、检查接收时间是否超过接收时间设定值，若是，进入下一步，若否，转A17；
A15、允许UART发送，禁止UART接收，转A17；
A16、UART数据处理；
A17、结束。
本发明进一步设置为：第二控制模块控制接收发送，包括以下步骤：
B1、开始；
B2、检查UART队列数据个数是否大于数据设定值，若是，进入下一步，若否，转B5；
B3、判别UART数据帧头是否完整，若是，进入下一步，若否，转B5；
B4、UART数据帧处理，置位UART发送标志位；
B5、检查UART标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转B7；
B6、置位UART发送标志位，计数发送数据长度；
B7、检查UART发送队列是否为空且UART发送标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转B9；
B8、UART发送数据，转B11；
B9、数据是否发送完成，若是，进入下一步，若否，转B11；
B10、置位UART发送标志位为假；
B11、结束。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：
1.本申请通过主机主动、插件式模块被动的分时发送接收的通信方式，实现了全双工的红外通信，提高了通信效率；
2.进一步地，本申请通过在主机发送数据前先发送帧头的方式，确定了主机与插件式模块之间通信的唯一性，插件式模块在检测到帧头后才接收发送数据，避免了主机与插件式模块因同时发送或接收数据引起的混乱，保证了通信的准确度；
3.进一步地，本申请通过红外通信模块的双全工通信，实现了主机与插件式模块之间的无线通信，节约了成本，简化了电路。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施例的全双工红外通信电路结构示意图；
图2是本发明的一个具体实施例的红外调制解调模块结构示意图；
图3是本发明的一个具体实施例的红外收发模块结构示意图；
图4是本发明的一个具体实施例的红外通信时序结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一
本发明的一种全双工通信的红外通信系统，如图1所示，包括主机、主机通信模块、插件式模块、插件式模块通信模块，主机通信模块包括第一控制模块、第一红外调制解调模块、第一红外收发模块，主机、第一控制模块、第一红外调制解调模块、第一红外收发模块依次连接；插件式模块通信模块包括第二控制模块、第二红外调制解调模块、第二红外收发模块，插件式模块、第二控制模块、第二红外调制解调模块、第二红外收发模块依次连接。
主机与第一控制模块之间、第一控制模块与第一红外调制解调模块之间、插件式模块与第二控制模块之间、第二控制模块与第二红外调制解调模块之间分别以UART方式工作。
为了区分，主机与第一控制模块之间、插件式模块与第二控制模块之间的通信用MCU-UART1表示，第一控制模块与第一红外调制解调模块之间第二控制模块与第二红外调制解调模块之间的通信用MCU-UART2表示。
主机通信模块和插件式模块通信模块结构相同，第一、第二红外调制解调模块，以下简称红外调制解调模块，包括红外通信编/解码器芯片，第一、第二红外收发模块，以下简称红外收发模块，包括红外收发器芯片；红外通信编/解码器芯片的通信端与红外收发器芯片的通信端连接，用于传输数据。
具体地，如图2所示，红外调制解调模块，包括红外通信编/解码器芯片U1及其外围电路。
芯片U1的外围电路包括由晶振Y1及电容C6/C7、电阻R11组成的时钟电路，用于对芯片U1提供工作频率，主机或插件式模块通过TXD/RXD端实现与红外调制解调模块芯片U1的通信，红外调制解调模块通过IR-TXD0/ IR-RXD0端实现与红外收发模块的通信。
如图3所示，红外收发模块包括红外收发芯片U3及其外围电路。红外收发芯片U3的TXD/RXD端分别连接芯片U1的IR-TXD0/ IR-RXD0端，实现与红外调制解调模块的通信。
主机通信模块、插件式模块通信模块通过分时方式实现全双工通信。
具体地，在一个发送接收周期内，第一控制模块发送接收数据与第二控制模块发送接收数据分时进行，即第一控制模块控制第一红外收发模块发送数据时，关闭接收，在发送完后，关闭发送功能，开启接收。
为了保证数据的完整，第一控制模块在发送数据帧上添加帧头，在帧头发送完后发送数据，在数据发送完后，在设定时间内接收第二控制模块发送的数据。
第二控制模块控制第二红外收发模块，以查询的方式查询第一控制模块发送的数据帧头，在接收到完整的数据帧头后，开启接收数据功能，接收第一红外收发模块发送的数据，同时关闭发送功能，在设定时间内或接收设定字节的数据后，关闭接收功能，开启发送功能发送数据，在设定时间内发送数据给第一红外收发模块，或发送设定字节数给第一红外收发模块。
第一控制模块主动发送数据，在发送完数据后再进行接收；第二控制模块采用查询方式接收第一控制模块发送的数据，在接收完数据后，向第一控制模块发送数据。
如图4所示，在一个发送接收周期内，红外通信模块1先发送帧头0XAA/0X04/0X00/0XAE，在帧头后紧接着发送数据，在发送完数据后的50ms时间内，接收红外通信模块2发送的数据。
红外通信模块2采用查询方式接收红外通信模块1的帧头，在接收到有完整的帧头0XAA/0X04/0X00/0XAE后，开始接收数据，在数据接收完后，发送红外通信模块2的数据，从接收到完整帧头开始，到发送完数据，红外通信模块2用时为50ms。
在50ms时间内，红外通信模块2发送的数据长度为400byte。
具体实施方式二
本发明的一种全双工通信的红外通信系统，第一控制模块控制发送接收，包括以下步骤：
A1、开始；
A2、检查UART标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A7；
A3、允许UART发送，禁止UART接收；
A4、检查UART发送队列是否为空，若是，进入下一步，若否，转A9；
A5、发送数据帧；
A6、置位应答命令标志位为真；
A7、检查发送队列是否为空且应答命令标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A10；
A8、UART发送数据，转A12；
A9、UART发送数据，转A4；
A10、检查发送时间是否超过发送时间设定值且应答命令标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A13；
A11、UART允许接收数据；
A12、UART接收数据；
A13、检查UART接收队列是否为空，若是，进入下一步，若否，转A16；
A14、检查接收时间是否超过接收时间设定值，若是，进入下一步，若否，转A17；
A15、允许UART发送，禁止UART接收，转A17；
A16、UART数据处理；
A17、结束。
第二控制模块控制接收发送，包括以下步骤：
B1、开始；
B2、检查UART队列数据个数是否大于数据设定值，若是，进入下一步，若否，转B5；
B3、判别UART数据帧头是否完整，若是，进入下一步，若否，转B5；
B4、UART数据帧处理，置位UART发送标志位；
B5、检查UART标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转B7；
B6、置位UART发送标志位，计数发送数据长度；
B7、检查UART发送队列是否为空且UART发送标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转B9；
B8、UART发送数据，转B11；
B9、数据是否发送完成，若是，进入下一步，若否，转B11；
B10、置位UART发送标志位为假；
B11、结束。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种全双工通信的红外通信系统，其特征在于：包括主机、主机通信模块、插件式模块、插件式模块通信模块，所述主机通信模块包括第一控制模块、第一红外调制解调模块、第一红外收发模块，其中所述主机、所述第一控制模块、所述第一红外调制解调模块、所述第一红外收发模块依次连接；所述插件式模块通信模块包括第二控制模块、第二红外调制解调模块、第二红外收发模块，其中所述插件式模块、所述第二控制模块、所述第二红外调制解调模块、所述第二红外收发模块依次连接；在一个发送接收周期内，所述第一控制模块发送接收数据与所述第二控制模块发送接收数据分时进行；所述第一控制模块主动发送数据，在发送完数据后再进行接收；所述第二控制模块采用查询方式接收第一控制模块发送的数据，在接收完数据后，向所述第一控制模块发送数据；
所述第一控制模块控制发送接收，包括以下步骤：
A1、开始；
A2、检查UART标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A7；
A3、允许UART发送，禁止UART接收；
A4、检查UART发送队列是否为空，若是，进入下一步，若否，转A9；
A5、发送数据帧；
A6、置位应答命令标志位为真；
A7、检查发送队列是否为空且应答命令标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A10；
A8、UART发送数据，转A12；
A9、UART发送数据，转A4；
A10、检查发送时间是否超过发送时间设定值且应答命令标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转A13；
A11、UART允许接收数据；
A12、UART接收数据；
A13、检查UART接收队列是否为空，若是，进入下一步，若否，转A16；
A14、检查接收时间是否超过接收时间设定值，若是，进入下一步，若否，转A17；
A15、允许UART发送，禁止UART接收，转A17；
A16、UART数据处理；
A17、结束。
2.根据权利要求1所述的全双工通信的红外通信系统，其特征在于：所述主机与所述第一控制模块之间、所述第一控制模块与所述第一红外调制解调模块之间、所述插件式模块与所述第二控制模块之间、所述第二控制模块与所述第二红外调制解调模块之间分别以UART方式工作。
3.根据权利要求1所述的全双工通信的红外通信系统，其特征在于：所述主机通信模块和所述插件式模块通信模块结构相同，第一、第二红外调制解调模块包括红外通信编/解码器芯片，第一、第二红外收发模块包括红外收发器芯片；所述红外通信编/解码器芯片的通信端与所述红外收发器芯片的通信端连接，用于传输数据。
4.根据权利要求1所述的全双工通信的红外通信系统，其特征在于：在一个发送接收周期内，所述第一控制模块在发送数据帧上添加帧头，在帧头发送完后发送数据，在数据发送完后，在设定时间内接收所述第二控制模块发送的数据。
5.根据权利要求1所述的全双工通信的红外通信系统，其特征在于：在一个发送接收周期内，所述第二控制模块以查询的方式查询所述第一控制模块发送的数据帧头，在接收到完整的帧头后，接收所述第一控制模块发送的数据，同时关闭发送功能，在设定时间内或数据接收完后，关闭接收功能，开启发送功能发送数据，在设定时间内发送数据给所述第一控制模块。
6.根据权利要求4或5所述的全双工通信的红外通信系统，其特征在于：用设定字节数代替所述设定时间。
7.根据权利要求1所述的全双工通信的红外通信系统，其特征在于：所述第二控制模块控制接收发送，包括以下步骤：
B1、开始；
B2、检查UART队列数据个数是否大于数据设定值，若是，进入下一步，若否，转B5；
B3、判别UART数据帧头是否完整，若是，进入下一步，若否，转B5；
B4、UART数据帧处理，置位UART发送标志位；
B5、检查UART标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转B7；
B6、置位UART发送标志位，计数发送数据长度；
B7、检查UART发送队列是否为空且UART发送标志位是否为真，若是，进入下一步，若否，转B9；
B8、UART发送数据，转B11；
B9、数据是否发送完成，若是，进入下一步，若否，转B11；
B10、置位UART发送标志位为假；
B11、结束。
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