CN111327393A - 一种基于串行通讯接口的图像探测器参数传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于串行通讯接口的图像探测器参数传输方法，将大文件文件拆分为若干个携带有256个数据字节的数据包，然后按顺序再次组包分别传输。在起始阶段为保证传输过程的准确性，设计有传输开始和传输结束的握手过程，以使上位机端与探测器端均切换到参数传输模式；在数据传输阶段，为保证每个数据包传输的准确性，设计有帧校验位校验和反馈校验共同保障的双重校验方式，并在反馈校验中采用最大1值校验法以避免信号传输过程的不稳定性对反馈校验结果的影响，同时在校验错误发生时设计有重传机制。本发明能在采用串口通信的条件下保证数据传输速度及传输过程的连贯性与准确性。
Description
技术领域
本发明属于计算机通信技术及信号传输领域，涉及一种基于串行通讯接口在红外成像设备与计算机之间进行参数传输的方法。
背景技术
串行通信技术常用于计算机与外设，或计算机与下位机等具有共同通信协议设备之间按位互传数据的方法，其具有简单并且可以实现远距离通信的特点，是在自动控制领域最常用的通信方式。然而串行通信是一种按位传输的方法，具有传输速度低、可靠性及容错能力较差的缺点，在需要进行较大数据量传输时存在一定缺陷，因此通常应用于上位机对下位机进行简单指令控制，或小数据量的简单数据采集。
在红外成像设备的开发及实际应用中，常常需要在上位机与成像设备之间将非均匀性校正参数、探测器标定系数等数据反复进行备份和传输。采用串行通信的方法传输参数可以提升板载接口和线路的利用率，扩展设备使用过程的灵活性，并提高二次开发效率，但由于探测元数目或标定参数数据量庞大，采用串行接口容易产生传输时间长、数据传输错误、漏传等问题，以导致整个传输过程无效。因此需要从传输机制和传输协议等方面开发一种有效、可靠且简便的方法来保障远距离、大数据量参数传输的准确性。
发明内容
考虑到串行通信技术的特点，在实际应用中为避免在上位机端与图像探测器端之间进行较大数据量的参数传输，如探测器标定参数或校正参数向上位机端备份及从上位机端还原时出现漏传、错传问题导致传输数据失真或无效，以及由于上位机端与探测器端之间配合问题而出现的传输耗时过长或传输过程不稳定导致的传输过程失败的问题，本发明拟从传输过程和上下位机之间的通信协议两方面进行改进，提出一种基于串行通信技术的在上位机与图像探测器之间进行较大数据量参数传输的方法。
为实现上述目的，本发明用以下技术方案：
一种基于串行通讯接口的图像探测器参数传输方法，其特征在于：以从探测器端的存储器到上位机端的数据备份过程为下传，以从上位机端到探测器端的数据还原过程为上传，两种传输过程共用同一数据传输策略，共需经过传输开始握手、数据传输、传输结束握手以及数据保存四个阶段，每个阶段的具体过程如下：
(1)传输开始握手：握手动作统一由上位机发起，由探测器端电路进行接收与反馈，在传输起始阶段，由上位机发送数据上传或下传请求握手帧，并指定参数传输对象，待探测器端电路反馈握手应答帧完成握手动作，两端均切换到连续数据传输模式并自动进入下一数据传输阶段；
(2)数据传输：在数据传输阶段，通过校验字校验和反馈校验两种校验机制，共三次校验过程，以及数据包重传的容错机制来保证数据连续传输过程的顺利及准确性；首先传输发起方采用长数据包格式向接收方传输数据帧，每帧携带256个字节的有效参数数据，以及帧号信息，发起方对参数数据进行异或校验后进行传送并等待接收方反馈，接收方收到数据包后再次进行校验，并且反馈当帧校验结果；发送方接收到应答帧后用最大1值方法进行解析，当应答帧表示数据帧有效时，发起方自动进行下一数据帧的传输，而当应答帧显示数据帧无效或无应答时则发起方开启容错机制进行数据帧重发，重发超过设定次数后方可认为传输失败，中断传输；在最后一个数据帧发送完成并对应答校验成功后自动转入下一处理阶段，最后一帧的有效数据不足256个字节时采取末尾补零处理；
(3)传输结束握手：数据传输完成后由数据传输的发起方发起结束握手动作，待收到接收方的结束应答帧后传输成功并自动转入下一阶段；
(4)数据保存：在数据保存阶段，若为数据上传过程则探测器端将接收到的数据保存至SRAM或DDR，若为数据下传过程则上位机将接收到的所有参数存储为参数文件，此时整个数据传输过程完成。
本发明可以实现可以在上位机端与探测器端之间进行大量参数的自动连续传输，并保证了传输过程的可靠性，提升串行通讯接口在大量数据传输中的传输效率。
根据本发明提出的方法，在Windows7平台上开发了上位机，采用RS422标准通过主机端与探测器端电路的UART接口对红外图像探测器的非均匀性校正参数进行相互传输，对于640×512分辨率的图像探测器的非均匀性校正参数共1280k字节的数据，需通过传输5120个数据包才能实现参数到主机端备份或者到探测器端的数据还原。针对该需求或更大数据量的数据传输需求，应用本发明中提出的方法，结果表明在115200bps的波特率条件下，采用该种方法可以在3min内完成数据传输并在很大程度上保证数据传输过程的连贯性与准确性，传输速度和传输质量均满足要求。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
在一般小数据量传输的应用中，串口通信通常采用在组包时加入校验字节的方法保证传输结果的可靠性，而在大数据量传输时，若只单纯扩大发送或接收缓冲区从而增大有效数据的承载量，则会导致传输过程的不稳定性大幅增加。由于在实际项目应用中，对图像探测器参数或定标数据文件内容传输准确度要求较高，因此本发明采用将大文件拆分传输的方法，将整个文件拆分为若干个携带有256个数据字节的数据包，然后按顺序再次组包分别传输。在起始阶段为保证传输过程的准确性，设计有传输开始和传输结束的握手过程，以使上位机端与探测器端均切换到参数传输模式；在数据传输阶段，为保证每个数据包传输的准确性，设计有帧校验位校验和反馈校验共同保障的双重校验方式，并在反馈校验中采用最大1值校验法以避免信号传输过程的不稳定性对反馈校验结果的影响，同时在校验错误发生时设计有重传机制。
本发明在具体实施过程中，以从探测器端的存储器到上位机端的数据备份过程为下传，以从上位机端到探测器端的数据还原过程为上传，两种传输过程共用同一数据传输策略，共需经过传输开始握手、数据传输、传输结束握手以及数据保存四个阶段。其中除数据保存过程可以单方进行外，握手及数据传输过程中均要发起方等待接收方反馈并验证成功后方可继续下一传输步骤。其流程如图1所示，具体实施步骤如下：
(1)传输开始，握手动作统一由上位机发起，由探测器端电路进行接收与反馈。在传输起始阶段，由上位机发送数据上传(或下传)请求握手帧，并指定参数传输对象，待探测器端电路反馈握手应答帧完成握手动作，两端均切换到连续数据传输模式并自动进入下一数据传输阶段。握手阶段采用的数据包格式如下表1所示。
| 起始同步标识1 | 握手指令字 | 握手参数字 |
| 2Byte | 1Byte | 4Byte |
表1握手阶段数据包格式(2)在数据传输阶段，通过校验字校验和反馈校验两种校验机制，共三次校验过程，以及数据包重传的容错机制来保证数据连续传输过程的顺利及准确性。首先传输发起方采用长数据包格式向接收方传输数据帧，每帧携带256个字节的有效参数数据，以及帧号信息，发起方对参数数据进行异或校验后进行传送并等待接收方反馈。为区别于其他协议指令，在数据传输阶段的数据帧及应答帧采用不同于表1的起始同步标识予以区分，数据包定义为如下表2所示格式。
| 起始同步标识2 | 帧号 | 数据字 | 校验字 |
| 2Byte | 2Byte | 256Byte | 1Byte |
表2数据传送帧数据包格式
接收方收到数据包后再次进行校验，并且反馈当帧校验结果，其格式定义如下表3所示。
| 起始同步标识2 | 反馈结果 |
| 2Byte | 4Byte(二进制位全0为正确，全1为错误) |
表3数据应答帧数据包格式
发送方接收到应答帧后用最大1值方法进行解析，即当参数字非全0或全1时，检测4Byte参数字中低31bit各二进制数据位中1的个数，大于15位时表示发送的数据帧无效，反之为有效。采用该种方法以降低信号传输过程的不稳定性对反馈校验结果的影响。当应答帧表示数据帧有效时，发起方自动进行下一数据帧的传输。而当应答帧显示数据帧无效或无应答时则发起方开启容错机制进行数据帧重发，重发超过设定次数后方可认为传输失败，中断传输。
在最后一个数据帧发送完成并对应答校验成功后自动转入下一处理阶段，最后一帧的有效数据不足256个字节时采取末尾补零处理。
(3)数据传输完成后由数据传输的发起方发起结束握手动作，待收到接收方的结束应答帧后传输成功并自动转入下一阶段。
(4)在数据保存阶段，若为数据上传过程则探测器端将接收到的数据保存至SRAM(或DDR)，若为数据下传过程则上位机将接收到的所有参数存储为参数文件，此时整个数据传输过程完成。
Claims (2)
1.一种基于串行通讯接口的图像探测器参数传输方法，其特征在于：以从探测器端的存储器到上位机端的数据备份过程为下传，以从上位机端到探测器端的数据还原过程为上传，两种传输过程共用同一数据传输策略，共需经过传输开始握手、数据传输、传输结束握手以及数据保存四个阶段，每个阶段的具体过程如下：
(1)传输开始握手：握手动作统一由上位机发起，由探测器端电路进行接收与反馈，在传输起始阶段，由上位机发送数据上传或下传请求握手帧，并指定参数传输对象，待探测器端电路反馈握手应答帧完成握手动作，两端均切换到连续数据传输模式并自动进入下一数据传输阶段；
(2)数据传输：在数据传输阶段，通过校验字校验和反馈校验两种校验机制，共三次校验过程，以及数据包重传的容错机制来保证数据连续传输过程的顺利及准确性；首先传输发起方采用长数据包格式向接收方传输数据帧，每帧携带256个字节的有效参数数据，以及帧号信息，发起方对参数数据进行异或校验后进行传送并等待接收方反馈，接收方收到数据包后再次进行校验，并且反馈当帧校验结果；发送方接收到应答帧后用最大1值方法进行解析，当应答帧表示数据帧有效时，发起方自动进行下一数据帧的传输，而当应答帧显示数据帧无效或无应答时则发起方开启容错机制进行数据帧重发，重发超过设定次数后方可认为传输失败，中断传输；在最后一个数据帧发送完成并对应答校验成功后自动转入下一处理阶段，最后一帧的有效数据不足256个字节时采取末尾补零处理；
(3)传输结束握手：数据传输完成后由数据传输的发起方发起结束握手动作，待收到接收方的结束应答帧后传输成功并自动转入下一阶段；
(4)数据保存：在数据保存阶段，若为数据上传过程则探测器端将接收到的数据保存至SRAM或DDR，若为数据下传过程则上位机将接收到的所有参数存储为参数文件，此时整个数据传输过程完成。
2.根据权利要求1所述的基于串行通讯接口的图像探测器参数传输方法，其特征在于：步骤(2)中，发送方接收到应答帧后用最大1值方法进行解析，判断发送的数据帧是否有效，具体方法是：当应答帧参数字非全0或全1时，检测4Byte参数字中低31bit各二进制数据位中1的个数，大于15位时表示发送的数据帧无效，反之为有效。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201811538003.5A Pending CN111327393A (zh) | 2018-12-16 | 2018-12-16 | 一种基于串行通讯接口的图像探测器参数传输方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN111327393A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111917531A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-10 | 厦门亿联网络技术股份有限公司 | 一种单线双向通信系统及其通信方法 |
| CN114666007A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-24 | 广东宝莱特医用科技股份有限公司 | Uart通信方法、装置、设备及存储介质 |
-
2018
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111917531A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-10 | 厦门亿联网络技术股份有限公司 | 一种单线双向通信系统及其通信方法 |
| CN114666007A (zh) * | 2022-02-28 | 2022-06-24 | 广东宝莱特医用科技股份有限公司 | Uart通信方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114666007B (zh) * | 2022-02-28 | 2023-05-16 | 广东宝莱特医用科技股份有限公司 | Uart通信方法、装置、设备及存储介质 |
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