CN111464419B - 一种基于总线网络通信的数据传输控制方法 - Google Patents

一种基于总线网络通信的数据传输控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种基于总线网络通信的数据传输控制方法，包括：通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令，解析得到待传输数据的从站地址，通过主站通信链路向该从站发送数据采集指令；通过主站总线通信链路获取从站数据存储单元的数据写入标识，当数据写入标识的状态为写入完毕时，获取该数据存储单元的数据读取标识，当数据读取标识的状态为可读时，通过主站总线通信链路获取数据存储单元的数据，将数据读取标识的状态设置为不可读。采用本方法可解决由参数采集设备直接向主机设备返回数据带来的重复传输数据的问题，避免其造成的降低通信有效带宽、增加主设备的数据处理时间与数据占用的存储空间、影响系统性能等不利后果。

Description

一种基于总线网络通信的数据传输控制方法
技术领域
本申请涉及总线网络通信技术领域，特别是涉及一种基于总线网络通信的数据传输控制方法。
背景技术
总线式通信网络是基于总线传输技术实现的多个设备间的通信网络，其链路传输速率高，并且具有很高的实时性和可靠性。由于这一特点，总线式通信网络越来越多地应用在各类分布式监测和控制系统中，应用于工业自动化、交通工具、医疗仪器、环境控制等众多领域。
目前总线式通信网络采用的是根据数据采集指令由参数采集设备直接向主设备返回数据的方式。当参数采集设备接到数据采集指令后就会向主设备发送数据，而不区分当前数据有没有被传输过；由主设备在收到参数采集设备返回的数据后再判断是否收到过该数据。对于参数采集设备数量较少、单个参数采集设备传输字节数比较少的系统来说，这一方式对系统的通信有效带宽和主设备的数据处理时间与存储空间影响比较小。但是对于参数采集设备数量较多、传输数据长度较大的系统，这一方式会显著降低通信有效带宽，增加主设备的数据处理时间与数据占用的存储空间，影响系统的性能。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够避免参数采集设备重复传输数据的方法和装置。
一种基于总线网络通信的数据传输控制方法，包括：
通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令，根据该数据采集指令解析得到待传输数据的从站地址，根据该从站地址通过主站通信链路向从站发送该数据采集指令；
通过主站总线通信链路获取从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识，当该数据写入标识的状态为写入完毕时，获取该数据存储单元的数据读取标识，当数据读取标识的状态为可读时，通过主站总线通信链路获取数据存储单元的数据，将数据读取标识的状态设置为不可读；数据存储单元中的数据是参数采集设备通过从站通信总线链路发送给从站、由从站写入数据存储单元的，数据写入标识和数据读取标识是从站根据数据存储单元的状态设置的。
其中一个实施例中，还包括：根据预设值配置数据存储单元的字节数和数据写入频度；根据配置的字节数和所述数据写入频度，向数据存储单元写入数据。
其中一个实施例中，还包括：
当数据存储单元执行数据写入操作时，将数据写入标识的状态设置为正在写入，将数据读取标识的状态设置为不可读；当完成数据存储单元的数据写入操作时，将数据写入标识的状态设置为写入完毕，将数据读取标识的状态设置为可读。
其中一个实施例中，还包括：获取数据存储单元的数据读取标识和所述数据写入标识，根据数据读取标识和数据写入标识生成数据存储单元的数据状态消息，通过网络通信链路向上位机发送该数据状态消息。
其中一个实施例中，通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令之前，还包括：通过网络通信链路获取预设的配置命令，根据配置命令通过主站总线通信链路配置从站；当通过主站通信总线链路收到来自从站的配置成功消息时，通过网络通信链路向上位机发送配置成功消息。
其中一个实施例中，在根据从站地址通过主站通信链路向从站发送数据采集指令之后，还包括：根据数据采集指令确定数据获取方式，根据数据获取方式获取从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识；数据发送方式包括轮询发送和连续发送。
一种基于总线网络通信的数据传输控制装置，包括：
数据采集指令解析模块，用于通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令，根据该数据采集指令解析得到待传输数据的从站地址，根据该从站地址通过主站通信链路向从站发送该数据采集指令；
数据获取模块，用于通过主站总线通信链路获取从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识，当该数据写入标识的状态为写入完毕时，获取该数据存储单元的数据读取标识，当数据读取标识的状态为可读时，通过主站总线通信链路获取数据存储单元的数据，将数据读取标识的状态设置为不可读；数据存储单元中的数据是参数采集设备通过从站通信总线链路发送给从站、由从站写入数据存储单元的，数据写入标识和数据读取标识是从站根据数据存储单元的状态设置的。
其中一个实施例中，还包括数据存储单元写入控制模块，用于根据预设值配置数据存储单元的字节数和数据写入频度；根据配置的字节数和所述数据写入频度，向数据存储单元写入数据。
其中一个实施例中，还包括：数据存储单元状态设置模块，用于当数据存储单元执行数据写入操作时，将数据写入标识的状态设置为正在写入，将数据读取标识的状态设置为不可读；当完成数据存储单元的数据写入操作时，将数据写入标识的状态设置为写入完毕，将数据读取标识的状态设置为可读。
其中一个实施例中，还包括数据状态消息生成模块，用于获取数据存储单元的数据读取标识和所述数据写入标识，根据数据读取标识和数据写入标识生成数据存储单元的数据状态消息，通过网络通信链路向上位机发送该数据状态消息。
上述基于总线网络通信的数据传输控制方法和装置，由参数采集设备主动向从站中预先配置的数据存储单元写入数据，根据数据写入情况生成相应的数据写入标识和数据读取标识；从从站获取数据时，仅获取读取标识的状态为可读的数据存储单元中的数据，并在获取后将该数据存储单元的读取标识的状态设为不可读。采用本方法可以解决由参数采集设备直接向主机设备返回数据的方式带来的重复传输数据的问题，避免重复传输数据造成的降低通信有效带宽、增加主设备的数据处理时间与数据占用的存储空间、影响系统的性能等不利后果。
附图说明
图1为一个实施例中基于总线网络通信的数据传输控制方法的应用场景图；
图2为一个实施例中基于总线网络通信的数据传输控制方法的流程示意图；
图3为另一个实施例中基于总线网络通信的数据传输控制方法的应用场景图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的基于总线网络通信的数据传输控制方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，上位机与主站通信，主站通过主站总线通信链路与多个从站通信，从站通过从站总线通信链路从参数采集设备接收数据。参数采集设备采集数据后主动将数据发送给对应的从站，并存储在从站的数据存储单元中。获取数据时，通过上位机输入或由上位机向主站发送预设的数据采集指令，主站解析数据采集指令，根据该指令从对应的从站获取参数采集设备发送并存储在从站的数据存储单元中的数据。其中，上位机、主站、从站可以但不限于是各种服务器、个人计算机、笔记本电脑、平板电脑，参数采集设备终端设备可以是信号采集器或信号控制器，如温度信号采集、压力信号采集、振动信号采集、电机控制、电磁阀控制等。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于总线网络通信的数据传输控制方法，以该方法应用于图1中的主站从从站102获取数据为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202：通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令，根据该数据采集指令解析得到待传输数据的从站地址，根据该从站地址通过主站通信链路向从站发送该数据采集指令；
具体地，主站通过从上位机接收数据采集命令后，对命令中的从站地址进行解析，向数据采集命令中解析出的从站地址对应的从站102发送数据采集指令。
步骤204：通过主站总线通信链路获取从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识，当该数据写入标识的状态为写入完毕时，获取该数据存储单元的数据读取标识，当数据读取标识的状态为可读时，通过主站总线通信链路获取数据存储单元的数据，将数据读取标识的状态设置为不可读；数据存储单元中的数据是参数采集设备通过从站通信总线链路发送给从站、由从站写入数据存储单元的，数据写入标识和数据读取标识是从站根据数据存储单元的状态设置的。
具体地，从站102配置有数据存储单元，数据存储单元设有数据写入标识和数据读取标识。参数采集设备主动向其对应从站发送数据，从站102将收到的数据写入数据存储单元，并相应设置数据写入标识和数据读取标识。主站根据接收到的数据采集指令，通过主站总线通信链路从从站102获取数据采集指令中指定的数据。获取数据时，首先获取从站102中数据存储单元的数据写入标识。当数据写入标识的状态为正在写入时，说明从站102正在执行数据写入操作，不能获取该数据存储单元的数据；因此，仅当数据写入标识的状态为写入完毕时，主站可以从从站102的数据存储单元读取已经写入完毕的数据。为避免重复读取数据，主站在从数据存储单元获取数据后，将该数据存储单元的读取标识的状态设为不可读，等待从站102执行完一次新的数据写入操作时再将其设为可读，以便为主站提供新的数据。
上述基于总线网络通信的数据传输控制方法，由参数采集设备主动向从站中预先配置的数据存储单元写入数据，并根据数据写入情况设置相应的数据写入标识和数据读取标识；主站获取数据时，仅获取从站中读取标识的状态为可读的数据存储单元中的数据，并在获取后将该数据存储单元的读取标识的状态设为不可读。采用本方法可以解决由参数采集设备直接向从站发送数据的方式中，各参数采集设备的数据采集频度和数据长度差异带来的重复传输数据的问题，避免重复传输数据造成的降低通信有效带宽、增加主设备的数据处理时间与数据占用的存储空间、影响系统性能等不利后果。
其中一个实施例中，还包括：根据预设值配置数据存储单元的字节数和数据写入频度；根据配置的字节数和所述数据写入频度，向数据存储单元写入数据。
图1中各个从站对应的参数采集设备的类型可以是不同的，其数据采集频度和每次采集的字节数可能是不同的，因此可以根据从站对应的参数采集设备数据采集频度和数据字节数分别配置各从站中的数据存储单元。根据从站对应的参数采集设备的具体类型配置从站中的数据存储单元，确保从站能为各参数采集设备分配适当的存储空间，提高存储空间的利用效率。
其中一个实施例中，还包括：当数据存储单元执行数据写入操作时，将数据写入标识的状态设置为正在写入，将数据读取标识的状态设置为不可读；当完成数据存储单元的数据写入操作时，将数据写入标识的状态设置为写入完毕，将数据读取标识的状态设置为可读。
具体地，参数采集设备主动向其对应从站发送数据，从站将收到的数据写入数据存储单元，并相应设置数据写入标识和数据读取标识。当从站执行数据写入操作时，将数据写入标识的状态设为正在写入，将数据读取标识的状态设为不可读；当从站完成一次数据写入操作时，将数据写入标识的状态设为写入完毕，并将数据读取标识的状态设为可读。
这样可以与主站从从站的数据存储单元读取数据的方式配合，确保向主站提供的是完整的和未发送过的数据。
其中一个实施例中，还包括：获取数据存储单元的数据读取标识和数据写入标识，根据数据读取标识和数据写入标识生成数据存储单元的数据状态消息，通过网络通信链路向上位机发送该数据状态消息。
具体地，当从站中数据存储单元的数据写入标识的状态为正在写入时，生成内容为“数据写入中，无返回数据”的数据状态消息；当数据写入标识的状态为写入完毕且数据读取标识的状态为不可读时，生成内容为“已发送过该数据”的数据状态消息。通过上述数据状态消息，可通过上位机获得各从站的数据状态，帮助操作员更好地掌握当前从参数采集设备获取数据的情况。
其中一个实施例中，通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令之前，还包括：通过网络通信链路获取预设的配置命令，根据配置命令通过主站总线通信链路配置从站；当通过主站通信总线链路收到来自从站的配置成功消息时，通过网络通信链路向上位机发送配置成功消息。
具体地，系统上电后上位机首先向主站发送各个从站的配置参数给主站，主站接收到配置命令后，根据配置命令中的从站地址把相应的参数发送给各从站。配置参数中，可以包括从站数量、从站选取以及从站中数据存储单元的配置参数等。从站配置成功后，向主站返回配置成功消息，系统进入待机阶段，可以接收数据采集指令。通过配置参数，可以调整系统中从站的数量、根据数据采集需求选择对应的从站、调整从站数据存储单元配置等，使系统能够灵活适应多种应用需求。
其中一个实施例中，在根据从站地址通过主站通信链路向从站发送数据采集指令之后，还包括：根据数据采集指令确定数据获取方式，根据数据获取方式获取从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识；数据发送方式包括轮询发送和连续发送。
具体地，上位机发送的数据采集指令包括两种类型，即从单个从站连续采集和在从站之间轮循采集。通过多种数据获取方式，可以使系统的数据获取过程更加灵活，适应更多的应用场景。
其中一个实施例中，应用在如图3所示的场景中，主站通过M-LVDS连接从站，主站和从站之间采用自定义的协议的格式，采样一问一答的方式来通信；从站数量为16个，从站中的数据存储单元使用两个双口RAM实现，分为RAM1和RAM2，参数采集设备通过LVDS链路向从站主动发送数据。S412：由于一个参数采集设备上传一帧的字节数是固定的，以该参数采集设备向对应从站中的双口RAM的写入顺序为先写入RAM1，再写入RAM2为例：当该参数采集设备的数据向RAM1中写入一帧后，产生一个RAM1写入完毕标识w_ram1_done＝1和RAM1允许读取标识rd_ram1_en＝1；该参数采集设备传输下一帧数据时向RAM2写入，写入完成后产生一个写入完毕标识w_ram2_done＝1和允许读取标识rd_ram2_en＝1。本实施例的具体步骤包括，
S402：由上位机通过网络发送各个从站相应的配置参数给主站，参数采集设备采集在通电后主动上传数据。
S404：主站将配置参数发送到相应的从站，配置参数中包括各从站的数据存储单元大小和数据写入频率参数。
S406：从站接收配置参数，并根据配置参数进行本地配置，在配置成功后向主站发送配置成功消息。
S408：主站接收到从站的配置成功消息后转发给上位机。上位机收到配置参数中所有对应从站发来的配置成功消息后，向主站发送采集数据的指令，数据采集指令分为两种：一种为单个从站连续采集，另外一种为从站之间轮循采集数据。
S410：以从站中的两个RAM的状态为RAM1在写、RAM2可读为例，当主站发出指令采集从站获得的数据时，首先判断从站中两个RAM的读写状态，选择读写状态为可读的RAM2尝试获取数据，读取时首先判断RAM2的允许读取标识rd_ram2_en是否等于1，如果为1则产生一个数据可读标识rd_en＝1，并将rd_ram2_en的值改为0，把数据从RAM2中按照字节长度的大小读取打包发送给主站；如果rd_ram2_en等于0，则产生一个数据可读标识rd_en＝0，从站就根据自定义的协议格式返回一个当前从站没有新数据的消息。
一种基于总线网络通信的数据传输控制装置，包括：
数据采集指令解析模块，用于通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令，根据该数据采集指令解析得到待传输数据的从站地址，根据该从站地址通过主站通信链路向从站发送该数据采集指令；
数据获取模块，用于通过主站总线通信链路获取从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识，当该数据写入标识的状态为写入完毕时，获取该数据存储单元的数据读取标识，当数据读取标识的状态为可读时，通过主站总线通信链路获取数据存储单元的数据，将数据读取标识的状态设置为不可读；数据存储单元中的数据是参数采集设备通过从站通信总线链路发送给从站、由从站写入数据存储单元的，数据写入标识和数据读取标识是从站根据数据存储单元的状态设置的。
其中一个实施例中，还包括数据存储单元写入控制模块，用于根据预设值配置数据存储单元的字节数和数据写入频度；根据配置的字节数和所述数据写入频度，向数据存储单元写入数据。
其中一个实施例中，还包括：数据存储单元状态设置模块，用于当数据存储单元执行数据写入操作时，将数据写入标识的状态设置为正在写入，将数据读取标识的状态设置为不可读；当完成数据存储单元的数据写入操作时，将数据写入标识的状态设置为写入完毕，将数据读取标识的状态设置为可读。
其中一个实施例中，还包括数据状态消息生成模块，用于获取数据存储单元的数据读取标识和所述数据写入标识，根据数据读取标识和数据写入标识生成数据存储单元的数据状态消息，通过网络通信链路向上位机发送该数据状态消息。
其中一个实施例中，还包括从站配置模块，用于通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令之前，通过网络通信链路获取预设的配置命令，根据配置命令通过主站总线通信链路配置从站；当通过主站通信总线链路收到来自从站的配置成功消息时，通过网络通信链路向上位机发送配置成功消息。
其中一个实施例中，还包括数据获取方式设置模块，用于在根据从站地址通过主站通信链路向从站发送数据采集指令之后，根据数据采集指令确定数据获取方式，根据数据获取方式获取从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识；数据发送方式包括轮询发送和连续发送。
关于基于总线网络通信的数据传输控制装置的具体限定可以参见上文中对于基于总线网络通信的数据传输控制方法的限定，在此不再赘述。上述基于总线网络通信的数据传输控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
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)

1.一种基于总线网络通信的数据传输控制方法，所述方法包括：
通过网络通信链路从上位机接收数据采集指令，根据所述数据采集指令解析得到待传输数据的从站地址，根据所述从站地址通过主站总线通信链路向从站发送所述数据采集指令；
通过主站总线通信链路获取所述从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识，当所述数据写入标识的状态为写入完毕时，获取所述数据存储单元的数据读取标识，当所述数据读取标识的状态为可读时，通过所述主站总线通信链路获取所述数据存储单元的数据，将所述数据读取标识的状态设置为不可读；所述数据存储单元中的数据是参数采集设备通过从站通信总线链路发送给所述从站、由所述从站写入所述数据存储单元的，所述数据写入标识和所述数据读取标识是所述从站根据所述数据存储单元的状态设置的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
根据预设值配置所述数据存储单元的字节数和数据写入频度；
根据所述字节数和所述数据写入频度，向所述数据存储单元写入数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述数据存储单元执行数据写入操作时，将所述数据写入标识的状态设置为正在写入，将所述数据读取标识的状态设置为不可读；
当完成所述数据存储单元的所述数据写入操作时，将所述数据写入标识的状态设置为写入完毕，将所述数据读取标识的状态设置为可读。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述数据存储单元的所述数据读取标识和所述数据写入标识，根据所述数据读取标识和所述数据写入标识生成所述数据存储单元的数据状态消息，通过所述网络通信链路向所述上位机发送所述数据状态消息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述网络通信链路从所述上位机接收所述数据采集指令之前，还包括：
通过所述网络通信链路获取预设的配置命令，根据所述配置命令通过所述主站总线通信链路配置所述从站；
当通过所述主站通信总线链路收到来自所述从站的配置成功消息时，通过所述网络通信链路向所述上位机发送所述配置成功消息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述从站地址通过主站总线通信链路向所述从站发送数据采集指令之后，还包括：
根据所述数据采集指令确定数据获取方式，根据所述数据获取方式获取所述从站中所述数据存储单元的所述数据写入标识；所述数据获取方式包括轮询获取和连续获取。
7.一种基于总线网络通信的数据传输控制装置，包括：
数据采集指令解析模块，用于通过网络通信链路从上位机接收待传输数据的数据采集指令，根据所述数据采集指令解析得到待传输数据的从站地址，根据所述从站地址通过主站总线通信链路向从站发送所述数据采集指令；
数据获取模块，用于通过主站总线通信链路获取所述从站中预先配置的数据存储单元的数据写入标识，当所述数据写入标识的状态为写入完毕时，获取所述数据存储单元的数据读取标识，当所述数据读取标识的状态为可读时，通过所述主站总线通信链路获取所述数据存储单元的数据，将所述数据读取标识的状态设置为不可读；所述数据存储单元中的数据是参数采集设备通过从站通信总线链路发送给所述从站、由所述从站写入所述数据存储单元的，所述数据写入标识和所述数据读取标识是所述从站根据所述数据存储单元的状态设置的。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
数据存储单元写入控制模块，用于根据预设值配置所述数据存储单元的字节数和数据写入频度；根据所述字节数和所述数据写入频度，向所述数据存储单元写入数据。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，还包括：
数据存储单元状态设置模块，用于当所述数据存储单元执行数据写入操作时，将所述数据写入标识的状态设置为正在写入，将所述数据读取标识的状态设置为不可读；
当完成所述数据存储单元的所述数据写入操作时，将所述数据写入标识的状态设置为写入完毕，将所述数据读取标识的状态设置为可读。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：
数据状态消息生成模块，用于获取所述数据存储单元的所述数据读取标识和所述数据写入标识，根据所述数据读取标识和所述数据写入标识生成所述数据存储单元的数据状态消息，通过所述网络通信链路向所述上位机发送所述数据状态消息。
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