CN111597017A - 双微处理器同步控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双微处理器同步控制方法，其包括如下步骤：步骤1：将待发送的消息按照传输优先级别进行分类，将任一MCU受到事件触发产生的消息设为传输优先级别高的消息，并对所有消息按照优先程度进行编号；步骤2：MCU发送方判断消息类别并向MCU接收方发送带编号的消息；步骤3：若MCU接收方不处于发送消息状态或MCU接收方接收到的消息优先级别更高，优先接收并执行本机接收消息的指令。相比于现有技术，本方法将MCU间传输的消息进行优先级分类，令任一MCU受外界触发产生的紧急消息优先传输，使所述紧急消息优先传输给另一MCU，增强双微处理器间的控制同步性。

Description

双微处理器同步控制方法
技术领域
本发明涉及处理器状态交互领域，特别是涉及一种双微处理器同步控制方法。
背景技术
随着现有电子产品所具备的功能数量的增长，设置在电子产品中的微处理器的数量也相应地增加。许多电子产品采用两个微处理器(Microcontroller Unit，MCU)进行功能控制。现有技术中，电子产品的主流双MCU控制方案采用的是主从控制方式，其选用其中一个MCU作为主MCU，另外一个作为从MCU，主从通信只能由主机发起，从机不能发起。同时，请参阅图1，现有的主流双MCU控制方案多采用UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)完成MCU间的数据通信传输，其中，MCU通常具有电源接收端VCC、接地端GND、数据发送端TX和数据接收端RX四个引脚，在采用UART通信时，任一MCU上的数据发送端TX均与另一MCU上的数据接收端RX连接。UART传输为异步传输方式，采用UART传输方式的MCU发送方在发出一个数据后，不需等待MCU接收方发回响应才发送下一数据，而是直接继续发送下个数据。
在实际应用时，为了使电子产品正常工作，双MCU系统中的两片MCU在执行开机、关机和发出控制指令时应能够实现同步动作，因此，现有双MCU控制方案中MCU间控制同步性是电子产品总体控制功能实现的关键。然而，由于现有MCU控制方案中UART通信方式具有异步传输特性，且主从控制方式下从机无法向主机主动发起通信，电子产品在采用现有双MCU控制方案时，MCU之间同步性较差，这可能导致使用电子产品时控制功能失效。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种双微处理器间同步控制的方法，其能够增强双微处理器间的控制同步性。
所述双微处理器同步控制方法包括如下步骤：
步骤1：将待发送的消息按照传输优先级别进行分类，将任一MCU受到事件触发产生的消息设为传输优先级别高的消息，并对所有消息按照优先程度进行编号；
步骤2：MCU发送方判断消息类别并向MCU接收方发送带编号的消息；
步骤3：若MCU接收方当前不处于发送消息状态或MCU接收方在比较本机发送消息的编号与本机接收到的消息的编号时，本机接收到的消息优先级别更高，优先接收并执行本机接收消息的指令。
相比于现有技术，本方法将MCU间传输的消息进行传输优先程度的分类，并将任一MCU受外界触发产生的紧急的事件触发消息设为需要优先传输的消息，使所述事件触发消息能够优先传输给另一MCU，增强双微处理器间的控制同步性。
进一步，步骤1中所述消息包括周期性传输消息与事件触发消息；所述事件触发类消息包括优先级由高到低的同步开机、同步关机、同步睡眠、按键短按事件和按键长按事件的触发消息。
进一步，两片MCU之间还设置有两个中断通信通道，每个中断通信通道两端分别连接两片MCU的一个中断连接端口。
进一步，在步骤3中，包括步骤3A；步骤3A：若MCU接收方当前不处于发送消息状态或MCU接收方比较本机发送消息的编号与本机接收到的消息的编号时，本机接收到的消息优先级别更高，则进一步判断接收消息的类别，若接收消息指令属于按键短按事件或按键长按事件，执行步骤5；步骤5：MCU发送方向MCU接收方发送按键短按事件或按键长按事件请求中断消息，打断MCU接收方当前的消息发送，同时，MCU发送方判断按键具体信息，若需要MCU接收方处理，则通过TX引脚将按键具体信息传递给MCU接收方；在步骤2中，若MCU发送方为主MCU，转至步骤3A。
进一步，在步骤3中，还包括步骤3B；步骤3B：若MCU接收方当前不处于发送消息状态或MCU接收方比较本机发送消息的编号与本机接收到的消息的编号时，本机接收到的消息优先级别更高，则进一步判断接收消息的类别，若接收消息指令属于按键短按事件或按键长按事件，执行步骤6；步骤6：MCU发送方向MCU接收方发送按键短按事件或按键长按事件请求中断消息的编号，MCU接收方接收所述编号后，判断所述中断消息类别，对MCU发送方进行应答但不打断当前通信，待当前通信完成后，MCU接收方从MCU发送方接收所述中断消息；在步骤2中，若MCU发送方为从MCU，转至步骤3B。
进一步，在步骤3A与步骤3B中，进一步判断接收消息的类别时，若所述接收消息属于同步开机、同步关机或同步睡眠消息，执行步骤4；步骤4：MCU发送方向MCU接收方发送请求同步开机或同步关机的中断信息，MCU接收方接收消息后发送应答消息，MCU发送方接收应答消息后两片MCU进行同步开机或同步关机。
进一步，在步骤5中，MCU接收方接收按键具体信息后，根据按键具体信息判断是否对MCU发送方进行应答，若无需应答，则重新开始发送被打断的周期性发送消息；若需要应答，则在应答后，就重新开始发送被打断的周期性发送消息。
进一步，MCU接收方在发送应答消息的同时，对MCU发送方进行应答进行计时，如果发现MCU发送方超时未应答，重新请求MCU发送方发送所述中断消息并重新计时。
进一步，所述消息设置为双微处理器间通信变长协议消息结构，所述通信变长协议消息包括：消息ID信息：长度为1字节，用于表示消息的优先级类别，ID越小，优先级越高；类型信息：长度为1字节，其中，高bit位置用于说明是否要求支持应答，低位bit＝0为周期性消息，低位bit＝1为事件触发消息；长度信息：长度为1字节，用于表示消息的总长度；数据信息：长度为N字节，用于表示消息的具体内容；超时信息：长度为1字节，对需要在限定时间内应答的消息，所述超时信息可表示ACK回复的最大用时，若超时则引起重发；和CRC检验信息：长度为1字节，用于表示数据检验信息。
进一步，所述周期性传输消息包括BAT采样消息和输出电压采样消息。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为现有双MCU控制系统中双MCU间硬件连接示意图；
图2为本发明中双MCU间硬件连接示意图；
图3为本发明的双微处理器同步控制方法的流程图；
图4为本发明的双微处理器间通信变长协议消息结构。
具体实施方式
本发明的双微处理器同步控制方法通过UART通信实现双MCU之间的数据交互，并采用中断实现双MCU之间的同步控制，增强双MCU控制方案的控制同步性。
请参阅图2，本发明的双微处理器同步控制方法基于进行主从通信的双MCU硬件结构，以两片MCU中任一片为主MCU，则另一片MCU为从MCU。其中，每片MCU均包括电源接收端VCC、接地端GND、数据发送端TX和数据接收端RX四个引脚，且两片MCU间采用UART进行通信，任一MCU上的数据发送端TX均与另一MCU上的数据接收端RX连接。同时，本方法在两片MCU之间还设置有两个中断通信通道(interrupt)，每个中断通信通道可用于单向传输中断信息，两个中断通信通道的中断信息传输方向相反。每个中断通信通道两端分别连接两片MCU的一个中断连接端口，其中，所述中断连接端口可选用MCU上任意I/O口。
具体地，请参阅图3，本发明的双微处理器同步控制方法包括如下步骤：
步骤1：将MCU待发送的消息按照传输优先级别进行分类，将任一MCU受到事件触发产生的消息设为传输优先级别高的消息，并对所有消息按照优先程度进行编号。
其中，MCU待发送消息包括周期性传输消息与事件触发消息。所述周期性发送消息为MCU间常规通信消息；所述事件触发消息为任一MCU接收到外部控制信息或外部按键信息而产生的消息，优选地，所述事件触发消息包括同步开机、同步关机、同步睡眠、按键短按事件和按键长按事件的触发消息。进一步，本方法将双MCU间传输的消息按照紧急程度进行分类编号，根据编号由小到大来划分出不同消息类别的数据传输优先级。同时，作为举例但非限制性说明，本方法中MCU待发送消息包括以下几种，各种消息的传输优先级别由高到低排列顺序为：同步开机、同步关机、同步睡眠、按键短按事件、按键长按事件和周期性发送消息。
步骤2：MCU发送方判断消息类别并向MCU接收方发送带编号的消息，若MCU发送方为主MCU，转至步骤3A；若MCU发送方为从MCU，转至步骤3B。
步骤3A：若MCU接收方当前不处于发送消息状态或MCU接收方比较本机发送消息的编号与本机接收到的消息的编号时，本机接收到的消息优先级别更高，则进一步判断接收消息的类别，若所述接收消息属于同步开机、同步关机或同步睡眠消息，执行步骤4；若接收消息指令属于按键短按事件或按键长按事件，执行步骤5。
步骤3B：若MCU接收方当前不处于发送消息状态或MCU接收方比较本机发送消息的编号与本机接收到的消息的编号时，本机接收到的消息优先级别更高，则进一步判断接收消息的类别，若所述接收消息属于同步开机、同步关机或同步睡眠消息，执行步骤4；若接收消息指令属于按键短按事件或按键长按事件，执行步骤6。
步骤4：MCU发送方向MCU接收方发送请求同步开机或同步关机的中断信息，MCU接收方接收消息后发送应答消息，MCU发送方接收应答消息后两片MCU进行同步开机或同步关机。其中，所述同步启动包括初始化同步和逻辑操作同步。
步骤5：MCU发送方向MCU接收方发送按键短按事件或按键长按事件请求中断消息，打断MCU接收方当前的消息发送，同时，MCU发送方判断按键具体信息，若需要MCU接收方处理，则通过TX引脚将按键具体信息传递给MCU接收方，MCU接收方接收按键具体信息，根据按键具体信息判断是否对MCU发送方进行应答，若无需应答，则重新开始发送被打断的周期性发送消息；若需要应答，则在应答后，就重新开始发送被打断的周期性发送消息。
步骤6：MCU发送方向MCU接收方发送按键短按事件或按键长按事件请求中断消息的编号，MCU接收方接收所述编号后，判断所述中断消息类别，对MCU发送方进行应答但不打断当前通信，待当前通信完成后，MCU接收方从MCU发送方接收所述中断消息。MCU接收方在发送应答消息的同时，对MCU发送方进行应答进行计时，如果发现MCU发送方超时未应答，重新请求MCU发送方发送所述中断消息并重新计时。具体的，上述计时过程可为采用MCU中的TIMER进行计数。
在工作时，本方法中的双MCU采用UART完成常规数据传输，而在有紧急的消息需要传输时，两片MCU都可以通过所述中断通信通道发起中断请求，使得两片MCU打断当前数据传输，优先执行中断请求的指令。
以下对不同优先级的消息的具体内容进行举例：
0-同步启动；
1-同步关闭；
2-同步睡眠；
10-按键短按事件；
11-按键长按事件；
20-BAT采样；
21-输出电压采样；
在本示例中，编号越小代表数据传输的优先级别越高：编号0-2以及编号10-11的消息均属于事件触发消息举例，编号20-21的消息属于周期性发送消息举例。在本方法的其他实施例中，所述消息的具体内容在不改变上述已列出的消息类别之间优先级关系的情况下，还可以增加其他优先级不同的具体消息内容。
相应地，请参阅图4，本方法为所述消息设置一种双微处理器间通信变长协议消息结构，所述通信变长协议消息包括消息ID，类型，长度，数据，超时和CRC校验信息。其中：
消息ID信息：长度为1字节，用于表示消息的优先级类别，最多能够表示255类消息，ID越小，优先级越高。
类型信息：长度为1字节，其中，高bit位置用于说明是否要求支持应答，低位bit＝0为周期性消息，低位bit＝1为事件触发消息，其余位保留。
长度信息：长度为1字节，用于表示消息的总长度。
数据信息：长度为N字节，用于表示消息的具体内容，可以为事件触发消息的控制动作指令，也可以是周期性发送消息的状态交换内容。
超时信息：长度为1字节，对需要在限定时间内应答的消息，所述超时信息可表示ACK回复的最大用时，若超时则引起重发。
CRC检验信息：长度为1字节，用于表示数据检验信息。
本示例中的双MCU在工作时，主MCU通过UART向从MCU持续发送所述周期性发送消息，如BAT采样信息和输出电压采样信息，保持双MCU的状态同步。当出现外部触发事件时，两片MCU都可以通过发送中断消息打断周期性发送信息的传输，转而优先传输事件触发消息。
本发明的双微处理器同步控制方法，对MCU间发送的消息按照紧急程度进行了分类，采用UART传输紧急程度低的周期性发送消息，完成MCU间常规的状态同步，同时，出现触发事件时，比较触发事件产生的消息的优先级与当前传输消息的优先级，当触发事件产生的消息优先级更高时采用中断机制打断当前消息的传输，优先传输事件触发消息，使得双MCU能够同步处理触发事件，保持状态同步。相比于现有技术，本方法进一步增强了双MCU间控制的同步性，保证了使用电子产品时控制功能不会失效。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双微处理器同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将待发送的消息按照传输优先级别进行分类，将任一MCU受到事件触发产生的消息设为传输优先级别高的消息，并对所有消息按照优先程度进行编号；
步骤2：MCU发送方判断消息类别并向MCU接收方发送带编号的消息；
步骤3：若MCU接收方当前不处于发送消息状态或MCU接收方在比较本机发送消息的编号与本机接收到的消息的编号时，本机接收到的消息优先级别更高，优先接收并执行本机接收消息的指令。
2.根据权利要求1所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：两片MCU之间还设置有两个中断通信通道，每个中断通信通道两端分别连接两片MCU的一个中断连接端口。
3.根据权利要求2所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：步骤1中所述消息包括周期性传输消息与事件触发消息；所述事件触发类消息包括优先级由高到低的同步开机、同步关机、同步睡眠、按键短按事件和按键长按事件的触发消息。
4.根据权利要求3所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：在步骤3中，包括步骤3A；
步骤3A：若MCU接收方当前不处于发送消息状态或MCU接收方比较本机发送消息的编号与本机接收到的消息的编号时，本机接收到的消息优先级别更高，则进一步判断接收消息的类别，若接收消息指令属于按键短按事件或按键长按事件，执行步骤5；
步骤5：MCU发送方向MCU接收方发送按键短按事件或按键长按事件请求中断消息，打断MCU接收方当前的消息发送，同时，MCU发送方判断按键具体信息，若需要MCU接收方处理，则通过TX引脚将按键具体信息传递给MCU接收方；
在步骤2中，若MCU发送方为主MCU，转至步骤3A。
5.根据权利要求4所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：在步骤3中，还包括步骤3B；
步骤3B：若MCU接收方当前不处于发送消息状态或MCU接收方比较本机发送消息的编号与本机接收到的消息的编号时，本机接收到的消息优先级别更高，则进一步判断接收消息的类别，若接收消息指令属于按键短按事件或按键长按事件，执行步骤6；
步骤6：MCU发送方向MCU接收方发送按键短按事件或按键长按事件请求中断消息的编号，MCU接收方接收所述编号后，判断所述中断消息类别，对MCU发送方进行应答但不打断当前通信，待当前通信完成后，MCU接收方从MCU发送方接收所述中断消息；
在步骤2中，若MCU发送方为从MCU，转至步骤3B。
6.根据权利要求5所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：在步骤3A与步骤3B中，进一步判断接收消息的类别时，若所述接收消息属于同步开机、同步关机或同步睡眠消息，执行步骤4；
步骤4：MCU发送方向MCU接收方发送请求同步开机或同步关机的中断信息，MCU接收方接收消息后发送应答消息，MCU发送方接收应答消息后两片MCU进行同步开机或同步关机。
7.根据权利要求6所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：在步骤5中，MCU接收方接收按键具体信息后，根据按键具体信息判断是否对MCU发送方进行应答，若无需应答，则重新开始发送被打断的周期性发送消息；若需要应答，则在应答后，就重新开始发送被打断的周期性发送消息。
8.根据权利要求7所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：MCU接收方在发送应答消息的同时，对MCU发送方进行应答进行计时，如果发现MCU发送方超时未应答，重新请求MCU发送方发送所述中断消息并重新计时。
9.根据权利要求8所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：所述消息设置为双微处理器间通信变长协议消息结构，所述通信变长协议消息包括：
消息ID信息：长度为1字节，用于表示消息的优先级类别，ID越小，优先级越高；
类型信息：长度为1字节，其中，高bit位置用于说明是否要求支持应答，低位bit＝0为周期性消息，低位bit＝1为事件触发消息；
长度信息：长度为1字节，用于表示消息的总长度；
数据信息：长度为N字节，用于表示消息的具体内容；
超时信息：长度为1字节，对需要在限定时间内应答的消息，所述超时信息可表示ACK回复的最大用时，若超时则引起重发；和
CRC检验信息：长度为1字节，用于表示数据检验信息。
10.根据权利要求9所述的双微处理器同步控制方法，其特征在于：所述周期性传输消息包括BAT采样消息和输出电压采样消息。
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