CN111459858A - 多主机通信方法、装置、系统和存储介质 - Google Patents

多主机通信方法、装置、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种多主机通信方法、装置、系统和存储介质，该方法包括：调节各个设备处于接收监测状态；监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据；监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。无需硬件功能限制，与传统的轮询架构相比，在保证了通信稳定性同时，提高了多主机通信的实时性和通用性，提高了总线的利用率。

Description

多主机通信方法、装置、系统和存储介质
技术领域
本申请实施例涉及通信技术，尤其涉及一种多主机通信方法、装置、系统和存储介质。
背景技术
总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。
相关技术中，常用的总线有RS485和CAN(Controller Area Network，控制局域网络)总线，使用CAN总线可以直接实现多主多从的通信架构，实时性高，但是要求系统内的所有设备在硬件上都必须要有专用CAN控制器，在通用性及成本上有较大限制。而RS485总线对于硬件要求低，驱动简单，价格低廉，通信稳定，基本所有的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)都适用，但是其通讯应用被限制在单主多从的轮询架构上。因此，对于通讯数据量大的系统，如，热泵系统，上述轮询架构会极大的限制整个系统的实时性，降低用户体验。
发明内容
本申请提供了一种多主机通信方法、装置、系统和存储介质，以解决现有技术中通信系统受硬件功能限制，或通信实时性差的问题。
本发明采用如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种多主机通信方法，该方法包括：
调节各个设备处于接收监测状态；
监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据；
监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；
所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。
可选的，所述各个设备接收的数据来自于总线接收到的数据，其中，所述各个设备向总线发送数据的过程包括：
各个设备的定时器计数到自身的时间片时，经过需求数据分析，确定有数据发送请求的设备为目标请求设备，其中，所述各个设备的相邻时间片的时间间隔大于设定时间间隔阈值；
所述目标请求设备切换至数据发送状态；
所述目标请求设备在数据发送完成后切换至接收监测状态，并且所述目标请求设备的定时器重新计数。
可选的，还包括：
各个设备的定时器计数到自身的时间片时，无数据发送请求的设备的定时器继续计数；
若计数超过各个设备的时间片阈值，则定时器重新计数。
可选的，所述切换至数据发送状态的实现方式包括接收使能标志复位和发送使能标志置位。
可选的，所述切换至数据监测状态的实现方式包括发送使能标志复位和接收使能标志置位。
可选的，所述总线由忙碌状态切换为空闲状态包括：所述总线在设定时间内没接收到数据。
可选的，各个设备的时间片根据设备优先级确定。
第二方面，本申请实施例提供了一种多主机通信装置，该装置包括：
状态调节模块，用于调节各个设备处于接收监测状态；
时基同步模块，用于监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据；
数据解析模块，用于监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；
应答模块，用于指示所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。
可选的，各个设备接收的数据来自于总线接收到的数据，上述装置还包括数据发送模块，数据发送模块用于执行各个设备向总线发送数据的过程，该过程包括：
各个设备的定时器计数到自身的时间片时，经过需求数据分析，确定有数据发送请求的设备为目标请求设备，其中，所述各个设备的相邻时间片的时间间隔大于设定时间间隔阈值；
目标请求设备切换至数据发送状态；
目标请求设备在数据发送完成后切换至接收监测状态，并且所述目标请求设备的定时器重新计数。
可选的，还包括计数模块，用于指示各个设备的定时器计数到自身的时间片时，无数据发送请求的设备的定时器继续计数；
若计数超过各个设备的时间片阈值，则定时器重新计数。
可选的，切换至数据发送状态的实现方式包括接收使能标志复位和发送使能标志置位。
可选的，切换至数据监测状态的实现方式包括发送使能标志复位和接收使能标志置位。
可选的，总线由忙碌状态切换为空闲状态包括：总线在设定时间内没接收到数据。
可选的，各个设备的时间片根据设备优先级确定。
第三方面，本申请实施例提供了一种系统，包括存储器以及一个或多个处理器；
所述存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的多主机通信方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如第一方面所述的多主机通信方法。
本发明采用的技术方案中有如下有益效果：通过调节各个设备处于接收监测状态，监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，以实现各个设备的时间片的校准，各个设备接收数据；监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。无需硬件功能限制，与传统的轮询架构相比，在保证了通信的稳定性同时，提高了多主机通信的实时性和通用性，提高了总线的利用率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请实施例提供的一种多主机通信方法的流程图；
图2是本申请实施例中适用的一种总线上的总体时间规划示意图；
图3是本申请实施例中适用的一种图2展开后的时间轴的示意图；
图4是本申请实施例提供的一种多主机通信装置的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种多主机通信系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
首先对本申请实施例的可应用场景和应用条件进行说明，具体的，本申请实施例中提出的多主机通信方法中，每个主机称为一个设备，其中，各个设备具有总线单个数据监听功能，例如接收到单个数据触发事件或中断；各个设备具有精确的定时功能，例如MCU硬件定时器等。本申请提出的多主机引擎，这样通信总线都支持多主机的功能。
图1给出了本申请实施例提供的一种多主机通信的流程图，本实施例提供的多主机通信方法可以由多主机通信装置来执行，该多主机通信装置可通过硬件和/或软件的方式实现。参考图1，该方法具体可以包括：
S101、调节各个设备处于接收监测状态。
其中，设备类型不同，其包括的工作状态也不完全相同，通常情况下，各个设备的工作状态包括接收监测状态和数据发送状态。在一个具体的例子中，各个设备在上电后都处于接收监测状态，其中，在接收监测状态时，各个设备可以监测总线上是否有数据，通常情况下，该状态下禁止发送数据。示例性的，禁止发送数据的功能的实现方式包括发送使能标志复位以及接收使能标志置位。因此，各个设备将工作状态调节至接收监测状态为接收数据做准备。
S102、监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据。
其中，监测到总线处于忙碌状态，表明总线上有数据，具体可以是总线上接收到大于一个单位的数据，从而触发接收事件或者接收中断消息等。监测到总线处于忙碌状态，则各个设备的时基立即同步，也即，各个设备的定时器清零，重新开始计数。同时，各个设备可重新接收到来自总线的数据。
S103、监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备。
具体的，各个设备监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，表明总线在设定时间内没接收到数据，该设定时间可以是3个单位数据的接收时间。在一个具体的例子中，从设备角度出发，各个设备的定时器大于3个单位数据接收时间没有发送数据，则表明总线在这个时间段内没接收数据，则总线由忙碌状态切换为空闲状态。此时，各个设备开始解析接收到的数据，例如分析接收到的数据类型，以及数据中包括的请求类型，以便确定当前设备是否为需要应答的目标设备。
S104、目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。
具体的，目标应答设备需要根据接收到的数据进行应答，此时，目标应答设备切换至数据发送状态，在该状态下，目标应答设备针对对接收到的数据的解析结果进行应答。例如解析结果是，请求A数据，则应答结果为发送A数据。在一个具体的例子中，设定应答时间记为Rt，目标应答设备需要在Rt时间内开始应答，也即，任意一个设备发出请求包后，被请求设备若要应答则必须在Rt时间片内应答。应答结束后立即切换为接收监测状态，此时各个设备的定时器清零，重新计数。
本发明采用的技术方案中有如下有益效果：通过调节各个设备处于接收监测状态，监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，以实现各个设备的时间片的校准，各个设备接收数据；监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。无需硬件功能限制，与传统的轮询架构相比，在保证了通信的稳定性同时，提高了多主机通信的实时性和通用性，提高了总线的利用率。
示例性的，各个设备接收的数据来自于总线接收到的数据，其中，各个设备向总线发送数据的过程包括：各个设备的定时器计数到自身的时间片时，经过需求数据分析，确定有数据发送请求的设备为目标请求设备，其中，所述各个设备的相邻时间片的时间间隔大于设定时间间隔阈值；目标请求设备切换至数据发送状态；目标请求设备在数据发送完成后切换至接收监测状态，并且所述目标请求设备的定时器重新计数。
其中，各个设备的时间片根据设备优先级确定，各个设备的优先级唯一且不可重复，每个设备分别对应一个时间片，首先，各个设备的定时器开始计时，当计数到属于自身的时间片范围内时，经过需求数据分析，确定是否需要发送数据，其中，需求数据可以由各个设备根据各个设备的应用类型和实际数据发送与接收需求确定。此时，各个设备中，确定有数据发送请求的设备为目标设备，目标请求设备切换至数据发送状态后开始发送数据，在数据发送完成后切换至接收监测状态，定时器清零，开始重新计数。
另外，为避免时间片冲突，给各个设备提供充足的缓冲时间，各个设备的相邻时间片的时间间隔大于设定时间间隔阈值，其中，相邻时间片的时间间隔可以用△T表示，也即，各个时间片之间需留有安全间隙，在一个具体的例子中，设定时间间隔阈值可以取10ms。
可选的，切换至数据发送状态的实现方式包括接收使能标志复位和发送使能标志置位；切换至数据监测状态的实现方式包括发送使能标志复位和接收使能标志置位。
在上述技术方案的基础上，本申请的技术方案还包括：各个设备的定时器计数到自身的时间片时，无数据发送请求的设备的定时器继续计数；若计数超过各个设备的时间片阈值，则定时器重新计数。具体的，如果设备的定时器计数到自身的时间片时没有数据发送请求，则这些设备的定时器继续计数，而每个设备可以预先设置统一可支持的最低优先级的设备的时间片作为该设备的时间片阈值，当计数超过每个设备自身的时间片阈值时，定时器重新计数。
在一个具体的例子中，图2示出了一种总线上的总体时间规划示意图，图3示出了一种图2展开后的时间轴的示意图，Baseline表示时基，TimeAxis表示时间轴，在一个具体的例子中，当所有设备都在无发送请求时应处于数据接收监测状态，运行为图2的左侧；当有设备发送请求包时，应答设备在Rt时间片应答后主线被占用，其余设备重回时基位置，运行为图2右侧。
参考图2和图3，由于不同设备的MCU性能差异，为避免时间片冲突，相邻时间片之间需留有安全间隙△T，以便为了给设备提供充足的缓冲时间。另外，在每次上电时，不同设备的时基有差异，但是只要有设备占用总线，总线上所有设备时基会立即同步，实现对各个时间片的校准。因此，本申请实施例对总线的使用权按设备优先级以环形时间片的方式进行合理系统地规划，避免了总线冲突。
另外，工程运用上的几乎所有现场总线都可以实现多主机自由组网，例如热泵系统，由于热泵系统的通信数据量大，本申请实施例可以应用在热泵系统中，本申请实施例中应用到的各个参数例如可以是：总线协议可以是ModBus通信协议中RTU(Remote TerminalUnit，远程终端单元)协议；串口波特率为4800；应答时间片Rt为40ms；优先级为i的时间片用Dti表示，i取值为1，2，…，N-2，N-1，N，若设备数量为32个，则N为32，各个时间片为5ms；时间片间隙△T为10ms；其中设备可以是主从一体机。
在上述实施例的基础上，图4为本申请实施例提供的一种多主机通信装置的结构示意图。参考图4，本实施例提供的多主机通信装置具体包括：状态调节模块401、时基同步模块402、数据解析模块403和应答模块404。
其中，状态调节模块401，用于调节各个设备处于接收监测状态；时基同步模块402，用于监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据；数据解析模块403，用于监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；应答模块404，用于指示目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。
本发明采用的技术方案中有如下有益效果：通过调节各个设备处于接收监测状态，监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，以实现各个设备的时间片的校准，各个设备接收数据；监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。这样无需硬件功能限制，与传统的轮询架构相比，在保证了通信的稳定性同时，提高了多主机通信的实时性和通用性，提高了总线的利用率。
可选的，各个设备接收的数据来自于总线接收到的数据，上述装置还包括数据发送模块，数据发送模块用于执行各个设备向总线发送数据的过程，该过程包括：
各个设备的定时器计数到自身的时间片时，经过需求数据分析，确定有数据发送请求的设备为目标请求设备，其中，所述各个设备的相邻时间片的时间间隔大于设定时间间隔阈值；
目标请求设备切换至数据发送状态；
目标请求设备在数据发送完成后切换至接收监测状态，并且所述目标请求设备的定时器重新计数。
可选的，还包括计数模块，用于指示各个设备的定时器计数到自身的时间片时，无数据发送请求的设备的定时器继续计数；
若计数超过各个设备的时间片阈值，则定时器重新计数。
可选的，切换至数据发送状态的实现方式包括接收使能标志复位和发送使能标志置位。
可选的，切换至数据监测状态的实现方式包括发送使能标志复位和接收使能标志置位。
可选的，总线由忙碌状态切换为空闲状态包括：总线在设定时间内没接收到数据。
可选的，各个设备的时间片根据设备优先级确定。
本申请实施例提供的多主机通信装置可以用于执行上述实施例提供的方法，具备相应的功能和有益效果。
本申请实施例提供了一种系统，且该系统中可集成本申请实施例提供的多主机通信装置。图5是本申请实施例提供的一种系统的结构示意图。参考图5，该系统包括：处理器50、存储器51。该系统中处理器50的数量可以是一个或者多个，图5中以一个处理器50为例。该系统中存储器51的数量可以是一个或者多个，图5中以一个存储器51为例。该系统的处理器50和存储器51可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
存储器51作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请任意实施例所述的多主机通信方法对应的程序指令/模块(例如，多主机通信装置中的状态调节模块401、时基同步模块402、数据解析模块403和应答模块404)。存储器51可主要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、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器51可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器51可进一步包括相对于处理器50远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。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。
处理器50通过运行存储在存储器51中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的多主机通信方法，该方法包括：调节各个设备处于接收监测状态；监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据；监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。
上述提供的设备可用于执行上述实施例提供的多主机通信方法，具备相应的功能和有益效果。
本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种多主机通信方法，该多主机通信方法包括：调节各个设备处于接收监测状态；监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据；监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。
存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如CD-ROM、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM，兰巴斯(Rambus)RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的多主机通信方法，还可以执行本申请任意实施例所提供的多主机通信方法中的相关操作。
上述实施例中提供的多主机通信装置、存储介质及设备可执行本申请任意实施例所提供的多主机通信方法，未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的多主机通信方法。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种多主机通信方法，其特征在于，包括：
调节各个设备处于接收监测状态；
监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据；监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；
所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个设备接收的数据来自于总线接收到的数据，其中，所述各个设备向总线发送数据的过程包括：
各个设备的定时器计数到自身的时间片时，经过需求数据分析，确定有数据发送请求的设备为目标请求设备，其中，所述各个设备的相邻时间片的时间间隔大于设定时间间隔阈值；
所述目标请求设备切换至数据发送状态；
所述目标请求设备在数据发送完成后切换至接收监测状态，且所述目标请求设备的定时器重新计数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
各个设备的定时器计数到自身的时间片时，无数据发送请求的设备的定时器继续计数；
若计数超过各个设备的时间片阈值，则定时器重新计数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换至数据发送状态的实现方式包括接收使能标志复位和发送使能标志置位。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切换至数据监测状态的实现方式包括发送使能标志复位和接收使能标志置位。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总线由忙碌状态切换为空闲状态包括：所述总线在设定时间内没接收到数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各个设备的时间片根据设备优先级确定。
8.一种多主机通信装置，其特征在于，包括：
状态调节模块，用于调节各个设备处于接收监测状态；
时基同步模块，用于监测到总线处于忙碌状态，同步各个设备的时基，各个设备接收数据；
数据解析模块，用于监测到总线由忙碌状态切换为空闲状态，各个设备解析接收到的数据，确定应答设备为目标应答设备；
应答模块，用于指示所述目标应答设备切换至数据发送状态，根据解析结果在设定应答时间内进行应答。
9.一种系统，其特征在于，包括：
存储器以及一个或多个处理器；
所述存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7任一所述的多主机通信方法。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-7任一所述的多主机通信方法。
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