CN112165423A - 一种串行通信方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种串行通信方法、电子设备及存储介质，包括：通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据；通过所述菊花链式串行总线接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据；其中，所述菊花链式串行总线通过串行差分传输方式进行数据传输。本发明实施例的技术方案能够在降低总线成本的同时，提高串行总线的通信速率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种串行通信方法、电子设备及存储介质。
背景技术
在电子产品中，一个完整的系统的成本往往会受到其内部互连总线结构的影响。通常，互连总线结构分为并行和串行两种类型。
并行总线或串行总线一般由数据线、地址线、控制线等组成。并行总线设计实现简单，容易达到较高的通信速率，从而得到了广泛的应用。但是，并行通信方式需要较多的信号线，需要占用芯片较多的管脚资源和电路板设计空间，需要的器件数量一般也比较多。所以在管脚资源紧张、电路板空间有限和成本敏感的系统中一般不采用这种方式。串行总线通信只要很少的互连线和芯片管脚，占用电路板面积较少，并且互连可靠性较好，因此对于管脚资源紧张、电路板空间有限和成本敏感的系统通常采用串行总线的方式。
串行总线虽然具有成本低且易实现的优势，但速率低，最高能到十几M速率。这种低速率总线，在早期的工业控制中能满足应用需求，但随着工业控制的发展，越来越多的场合需要更高速率的总线。部分类型串行总线虽然速率高，能达到100M，但都需要专门厂家的ASIC(Application Spicecific Integrated Circuit，为专门用途而定做的集成电路)芯片，实现成本高，且灵活度低。
发明内容
本发明实施例提供一种串行通信方法、电子设备及存储介质，以在降低总线成本的同时，提高串行总线的通信速率。
第一方面，本发明实施例提供了一种串行通信方法，应用于主设备，包括：
通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据；
通过所述菊花链式串行总线接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据；
其中，所述菊花链式串行总线通过串行差分传输方式进行数据传输。
第二方面，本发明实施例还提供了一种串行通信装置，配置于主设备，包括：
下行通信数据发送模块，用于通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据；
上行通信数据接收模块，用于通过所述菊花链式串行总线接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据；
其中，所述菊花链式串行总线通过串行差分传输方式进行数据传输。
第三方面，本发明实施例还提供了一种串行通信系统，包括主设备和多个从设备，所述主设备与各所述从设备之间通过菊花链式串行总线进行通信连接，所述菊花链式串行总线通过串行差分传输方式进行数据传输；其中：
所述主设备用于通过所述菊花链式串行总线向各所述从设备发送下行通信数据，并接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据；
所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线接收所述下行通信数据，根据所述下行通信数据生成上行通信数据，并将所述上行通信数据反馈给所述主设备。
第四方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，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本发明任意实施例所提供的串行通信方法。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任意实施例所提供的串行通信方法。
本发明实施例通过采用串行差分传输方式进行数据传输的菊花链式串行总线建立主设备与多个从设备之间的通信连接，以使主设备通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，并接收各从设备针对下行通信数据反馈的上行通信数据，菊花链式串行总线的串行差分传输方式可以有效提高串行总线的传输速率，从而解决现有串行总线存在的传输速率低的问题，实现在降低总线成本的同时，提高串行总线的通信速率。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种串行通信系统的示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种串行通信系统的结构示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种串行通信方法的流程图；
图4是本发明实施例四提供的一种串行通信装置的示意图；
图5为本发明实施例五提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明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。
一般控制系统，如大型PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)系统或测控装置等，通常由电源模块、中央处理单元(Central Processing Unit/Processor，CPU)模块、对外通讯模块、IO(Input/Output，输入和输出)模块及专用功能模块组成。系统可根据工业控制现场的应用需求不同，配置各自所需功能的IO模块，从而组成灵活且复杂的工业测控系统。考虑系统中IO模块数量较大，为便于连线和模块扩展，控制系统的中央处理单元模块和IO模块之间交互数据，一般采用总线的形式实现，也称IO总线。
IO总线按照接口形式可以分为并行总线和串行总线。常见的并行总线有LocalBus(本地总线)、PCI(Peripheral Component Interconnect，定义局部总线的标准)及VME(Versa Module Eurocard，一种通用的计算机总线)等，一般用于高速率需求场合。但因为并行IO总线信号多、布线要求严格、成本高及通信距离较近等因素，其应用较少。常见的串行IO总线有485、422、CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)、profibus(过程现场总线)、ethercat(Ethernet for Control Automation Technology，以太网为基础的开放架构的现场总线系统)及profinet(新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准)等。这些串行IO总线中，485、422、CAN及profibus等总线，具有成本低、易实现的优势，但缺点是速率低，最高能到十几M速率。这种低速率总线，在早期的工业控制中能满足应用需求，但随着工业控制的发展，越来越多的场合需要更高速率的总线。而ethercat及profinet等总线，虽然速率高，能到100M，但都需要专门厂家的ASIC芯片，实现成本高，灵活度低。
下面参见表1以表格的形式，对比几种常见总线的优缺点。
表1常见总线的优缺点
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种串行通信系统的示意图，该串行通信系统的结构包括主设备10和多个从设备20，主设备10与各从设备20之间通过菊花链式串行总线30进行通信连接，菊花链式串行总线30通过串行差分传输方式进行数据传输；其中：主设备10用于通过菊花链式串行总线30向各从设备20发送下行通信数据，并接收各从设备20针对下行通信数据反馈的上行通信数据；从设备20用于通过菊花链式串行总线30接收下行通信数据，根据下行通信数据生成上行通信数据，并将上行通信数据反馈给主设备10。
其中，主设备10可以用于对各从设备20发送控制指令或交互数据等，以用于对各从设备20进行控制，或获取各从设备20的相关交互数据。从设备20可以用于接收主设备10发送的各种指令，并对其进行响应。菊花链式串行总线30也即采用菊花链式连接结构进行布线的串行总线。菊花链式串行总线30可以通过串行差分传输方式进行数据传输，所谓串行差分传输也即发送端在两条串行的信号线上传输幅值相等相位相反的电信号，接收端对接受的两条串行线信号作减法运算，获得幅值翻倍的信号。下行通信数据可以是主设备10向各从设备20发送的数据，上行通信数据则可以是从设备20向主设备10反馈的数据。
在本发明实施例中，串行总线上的多台设备按照功能划分为主设备10和从设备20两种，主设备10负责通过菊花链式串行总线30向各从设备20发起和终结一次通信过程。从设备20通过菊花链式串行总线30对主设备10发送的下行通信数据进行响应，向主设备10反馈相应的上行通信数据。从设备20的数量可以是多个，可以是各种功能类型的IO模块等，本发明实施例并不对从设备20的具体设备类型和设备数量进行限定。
图2是本发明实施例一提供的一种串行通信系统的结构示意图，在本发明的一个可选实施例中，如图2所示，主设备的处理器与从设备的处理器可以通过LVDS(Low VoltageDifferential Signaling，低压差分信号)信号进行通信连接；各从设备的处理器之间可以通过LVDS信号进行通信连接；主设备与从设备的处理器采用FPGA(Field-ProgrammableGate Array)，即现场可编程门阵列)芯片。可选的，设备之间的上行通信数据和下行通信数据的数据类型可以为以太网报文数据，且采用100BASE-FX的8B/10B编码方式进行编码。同时，为了提高报文利用率，上行通信数据和下行通信数据还可以采用集束帧方式。
需要说明的是，LVDS接口是一种数据传输和接口技术，该技术核心是采用极低的电压摆幅高速差动传输数据，速率可以达到几百M以上，可以实现点对点或一点对多点的连接，具有低功耗、低误码率、低串扰、低辐射、传播延迟较低且吞吐量较高等特点，可以有效提高数据的传输速率。随着数字技术的快速发展，可编程逻辑控制器如FPGA或CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)等工作频率和密度越来越高，成本却越来越低。由于FPGA本身直接集成丰富的LVDS接口，因此可以利用FPGA自身LVDS接口，处理设备之间的LVDS信号。这样可以避免使用专用LVDS驱动芯片，既能够降低器件成本，又节省PCB(Printed Circuit Board，中文名称为印制电路板)占用空间。基于FPGALVDS接口的菊花链式串行总线，其数据传输速率可达到100M，可以解决现有串行总线存在的传输速率较低的问题，且不会显著提高串行传输的成本。除此之外，主设备与从设备的处理器还可以采用PHY(Physical Layer，物理层芯片)芯片等，本发明实施例对此并不进行限制。
本发明实施例所提供的串行通信系统可以应用于涉及高速串行传输需求的应用系统中，典型的如大型PLC系统等。
本发明实施例通过采用串行差分传输方式进行数据传输的菊花链式串行总线建立主设备与多个从设备之间的通信连接，以使主设备通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，并接收各从设备针对下行通信数据反馈的上行通信数据，菊花链式串行总线的串行差分传输方式可以有效提高串行总线的传输速率，从而解决现有串行总线存在的传输速率低的问题，实现在降低总线成本的同时，提高串行总线的通信速率。
实施例二
本实施例以上述实施例为基础进行具体化，在本实施例中，给出了主设备与从设备之间通过菊花链式串行总线进行通信的多种具体可选的实施方式。相应的，如图1所示，本实施例的串行通信系统中，从设备20可以包括始端从设备210、中间从设备220以及末端从设备230，其中，主设备10具体用于：通过菊花链式串行总线30向始端从设备210发送下行通信数据；始端从设备210用于接收主设备10发送的下行通信数据，对下行通信数据进行数据处理，得到中间处理下行通信数据，并将中间处理下行数据发送至中间从设备220；中间从设备220用于接收中间处理下行通信数据，并按照设备正向串行顺序依次对上一个中间从设备220下发的中间处理下行通信数据进行数据处理；末端从设备230用于接收中间从设备220发送的中间处理下行通信数据，对中间处理下行通信数据进行数据处理，得到上行通信数据，并将上行通信数据按照设备逆向串行顺序透传传输至主设备10。
其中，始端从设备210也即与主设备10直接通信连接的从设备，也即设备正向串行顺序中的第一个从设备。末端从设备230可以是设备正向串行顺序中的最后一个从设备，可以与主设备10通信连接，也可以不与主设备10通信连接，本发明实施例对此并不进行限制。如果最后一个从设备与主设备10通信连接，当设备正向串行顺序的数据流无法流通时，还可以将最后一个从设备与主设备10之间的通信连接作为备选链路，使得下行通信数据可以按照设备逆向串行顺序下发至从设备20。中间从设备220则为始端从设备210与末端从设备230之间的从设备。可以理解的是，当从设备的总数量为2时，从设备类型可以仅包括始端从设备210和末端从设备230，也即末端从设备230可以同时作为中间从设备220。当从设备的总数量为3时，从设备类型可以包括始端从设备210、中间从设备220和末端从设备230，且各类型的从设备的数量均为1个。当从设备的总数量大于等于4时，从设备类型可以包括一个始端从设备210、多个中间从设备220和一个末端从设备230，且中间从设备220的数量大于等于2个。中间处理下行通信数据可以是除末端从设备230之外的其他类型的从设备对下行通信数据进行处理后得到的数据。设备正向串行顺序例如可以是始端从设备210-中间从设备220-末端从设备230的串行顺序，也即下行通信数据的数据流向顺序。设备逆向串行顺序可以是末端从设备230-中间从设备220-始端从设备210的串行顺序，也即上行通信数据的数据流向顺序。
具体的，以从设备的总数量大于等于4的应用场景为例具体说明，主设备10可以通过菊花链式串行总线30向始端从设备210发送下行通信数据。始端从设备210接收到主设备10发送的下行通信数据后，对下行通信数据进行数据处理，得到中间处理下行通信数据，并将中间处理下行数据发送至第一个中间从设备220。第一个中间从设备220接收到中间处理下行通信数据后，对中间处理下行通信数据进行处理，并按照设备正向串行顺序依次下发至后续的中间从设备220。也即，各中间从设备220按照设备正向串行顺序依次对上一个中间从设备220下发的中间处理下行通信数据进行数据处理。相应的，最后一个中间从设备对中间处理下行通信数据完成数据处理后，继续下发至末端从设备230。末端从设备230可以对接收的中间处理下行通信数据进行数据处理，从而得到上行通信数据，并将上行通信数据按照设备逆向串行顺序依次透传传输至主设备10。也即，末端从设备230将上行通信数据首先透传至与末端从设备230相连接的中间从设备220，然后中间从设备220按照设备逆向串行顺序依次透传传输至始端从设备210，最后由始端从设备210将接收的上行通信数据透传发送至主设备10。由此可见，菊花链式串行总线30上的数据流是一个从设备20依次传递给下一个从设备，也即中间从设备220接收并对数据处理后依次传递给下一个从设备20。其中，主设备10的处理器芯片可以将下发的数据转换成串行信号，并采用集束帧的方式进行数据传输。
可以理解的是，当从设备的总数量为3时，始端从设备210接收到主设备10发送的下行通信数据后，对下行通信数据进行数据处理，得到中间处理下行通信数据，并将中间处理下行数据发送至中间从设备220。中间从设备220接收到中间处理下行通信数据后，对中间处理下行通信数据进行处理，并继续下发至末端从设备230。末端从设备230可以对接收的中间处理下行通信数据进行数据处理，从而得到上行通信数据。当从设备的总数量为2时，也即没有中间从设备220时，末端从设备230可以同时作为中间从设备220。此时，末端从设备230用于接收始端从设备210发送的中间处理下行通信数据，对中间处理下行通信数据进行数据处理，得到上行通信数据，并将上行通信数据按照设备逆向串行顺序透传传输至主设备10。也即，末端从设备230将上行通信数据透传传输至始端从设备210，始端从设备210将上行通信数据透传传输至主设备10。
需要说明的是，如果末端从设备230与主设备10直接通信连接，末端从设备230还可以直接向上行通信数据直接透传传输至主设备10，本发明实施例对此并不进行限制。
在本发明的一个可选实施例中，主设备10用于通过菊花链式串行总线30向从设备20发送ID配置数据包；从设备20用于通过菊花链式串行总线30按照设备正向串行顺序依次对ID配置数据包进行ID配置处理，得到应答ID配置数据包，并通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次将应答ID配置数据包透传传输至主设备10。
其中，ID配置数据包用于对各从设备20的设备ID标识进行配置。应答ID配置数据包可以是各从设备20对ID配置数据包进行ID配置处理完成后形成的最终应答数据包。
在本发明实施例中，主设备10可以对各从设备20进行上电初始配置。可选的，上电初始配置可以包括但不限于ID配置、设备类型配置以及设备参数配置等。其中，ID配置过程具体可以是：主设备10通过菊花链式串行总线30向各从设备20发送ID配置数据包。从设备20可以通过菊花链式串行总线30按照设备正向串行顺序依次对ID配置数据包进行ID配置处理，所有从设备完成ID配置处理后即可得到应答ID配置数据包，并由最后一个从设备通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次将应答ID配置数据包透传传输至主设备10。
在一个具体的例子中，主设备发送ID配置广播包，ID配置广播包可以包括ID初始值以及各从设备的本机ID标识。可以理解的是，ID配置广播包里各从设备的本机ID标识可以初始化为空。可选的，ID初始值可以为0。每个从设备通过菊花链式串行总线接收到ID配置广播包后，对ID配置广播包中对应的本机ID标识结合当前ID值进行配置，如采用“当前ID值+1”的方式配置本机ID标识。每个从设备对本机ID标识配置完成后，将更新的ID配置广播包通过菊花链式串行总线继续下发至下一个从设备，直至最后一个从设备完成本机ID标识配置，形成应答报文，并将应答报文通过菊花链式串行总线直接透传上报给主设备。主设备可以通过应答报文获取各从设备的本机ID标识信息，如从设备1的本机ID标识为1，从设备2的本机ID标识为2，从设备3的本机ID标识为3。
在本发明的一个可选实施例中，主设备10用于通过菊花链式串行总线30向从设备20发送设备类型配置数据包；从设备20用于通过菊花链式串行总线30按照设备正向串行顺序依次接收设备类型配置数据包，根据本机ID标识更新设备类型配置数据包中的本机设备类型，得到应答设备类型配置数据包，并通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次将应答设备类型配置数据包透传传输至主设备10。
其中，设备类型配置数据包可以用于获取各从设备20的设备类型信息。应答设备类型配置数据包可以是各从设备20对设备类型配置数据包的本机设备类型进行更新处理完成后形成的最终应答数据包。
在本发明实施例中，主设备10的设备类型配置过程具体可以是：主设备10通过菊花链式串行总线30向各从设备20发送设备类型配置数据包。从设备20可以通过菊花链式串行总线30按照设备正向串行顺序依次接收设备类型配置数据包，并根据本机ID标识对设备类型配置数据包中对应的本机设备类型进行更新。所有从设备完成ID配置处理后即可得到应答设备类型配置数据包，并由最后一个从设备通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次将应答设备类型配置数据包透传传输至主设备10。
在一个具体的例子中，主设备发送设备类型配置数据包，设备类型配置数据包可以包括各从设备的本机ID标识以及对应的本机设备类型。可以理解的是，设备类型配置数据包里各从设备的本机设备类型可以初始化为空。每个从设备通过菊花链式串行总线接收到设备类型配置数据包后，根据本机ID标识对设备类型配置数据包中对应的本机设备类型进行配置，如从设备1(设备类型为设备A)将设备类型配置数据包中本机ID标识为“1”的本机设备类型更新为设备A。每个从设备对本机设备类型更新完成后，将更新的设备类型配置数据包通过菊花链式串行总线继续下发至下一个从设备，直至最后一个从设备完成本机设备类型的更新，形成应答报文，并将应答报文通过菊花链式串行总线直接透传上报给主设备。主设备可以通过应答报文获取各从设备的本机设备类型信息，如从设备1的本机设备类型为设备A，从设备2的本机设备类型为设备B，从设备3的本机设备类型为设备C。
在本发明的一个可选实施例中，当主设备10根据应答设备类型配置数据包获取的各从设备的设备类型信息，与各从设备20预存的设备类型信息不匹配时，进行异常处理。
可选的，主设备10还可以预先存储各从设备20对应的设备类型信息。相应的，当主设备10通过应答设备类型配置数据包获取的各从设备20的设备类型信息与预先存储的各从设备20的设备类型信息不匹配时，表明部分或全部从设备20可能出现故障。此时，主设备10可以进行异常处理。例如，暂停从设备20的正常通信状态，点亮故障指示灯，并上报异常数据等。
在本发明的一个可选实施例中，主设备10用于通过菊花链式串行总线30向从设备20发送设备参数配置数据包；从设备20用于通过菊花链式串行总线30按照设备正向串行顺序依次接收设备参数配置数据包，各从设备根据本机ID标识依次获取设备类型配置数据包中的本机设备参数后，得到应答设备参数配置数据包，并通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次将应答设备参数配置数据包透传传输至主设备10。
其中，设备参数配置数据包可以用于对各从设备20的功能参数进行配置。应答设备参数配置数据包可以是各从设备20根据设备参数配置数据包获取到本机的设备参数后形成的最终应答数据包。
在本发明实施例中，主设备10的设备参数配置过程具体可以是：主设备10通过菊花链式串行总线30向各从设备20发送设备参数配置数据包。从设备20可以通过菊花链式串行总线30按照设备正向串行顺序依次接收设备参数配置数据包，并根据本机ID标识从设备参数配置数据包中获取对应的本机设备参数。所有从设备获取到本机设备参数后即可得到应答设备参数配置数据包，并由最后一个从设备通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次将应答设备参数配置数据包透传传输至主设备10。
在一个具体的例子中，主设备发送设备参数配置数据包，设备参数配置数据包可以包括各从设备的本机ID标识以及对应的本机设备参数。例如，从设备1对应的本机设备参数为：开机运行时间6小时。从设备2对应的本机设备参数为：恒温温度40摄氏度。各从设备的本机设备参数可以相同也可以不同，且本机设备参数可以同时包括公共参数和个性化功能参数，具体可以根据实际业务需求配置，本发明实施例并不对本机设备参数的参数内容进行限定。每个从设备通过菊花链式串行总线接收到设备参数配置数据包后，根据本机ID标识从设备参数配置数据包中获取对应的本机设备参数，如从设备1获取设备参数配置数据包中本机ID标识为“1”的本机设备参数“开机运行时间6小时”。每个从设备获取到本机设备参数后，将设备参数配置数据包通过菊花链式串行总线继续下发至下一个从设备，直至最后一个从设备获取到本机设备参数，形成应答报文，并将应答报文通过菊花链式串行总线直接透传上报给主设备。主设备可以通过应答报文获取各从设备均已获取到对应的本机设备参数的信息。
在本发明的一个可选实施例中，主设备10用于通过菊花链式串行总线30向从设备20发送交互数据包；交互数据包包括周期交互数据包和/或非周期交互数据包；从设备20用于通过菊花链式串行总线30按照设备正向串行顺序依次接收交互数据包，各从设备20根据本机ID标识依次更新交互数据包中的本机数据后，得到应答交互数据包，并通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次将应答交互数据包透传传输至主设备10。
其中，交互数据包可以用于主设备10与各从设备20之间进行数据交互。应答交互数据包可以是各从设备20对交互数据包进行响应形成的最终应答数据包。周期交互数据包可以是按照一定周期发送的交互数据包，如主设备10用于周期获取各从设备20的当前运行状态信息的交互数据包等。非周期交互数据包可以是无周期规律的数据包，如设备诊断数据包或设备固件在线升级数据包等。
在本发明实施例中，主设备10与各从设备20之间的正常通信过程具体可以是：主设备10通过菊花链式串行总线30向各从设备20发送交互数据包。从设备20可以通过菊花链式串行总线30按照设备正向串行顺序依次接收交互数据包，并根据本机ID标识对交互数据包中更新对应区域的数据报文。所有从设备完成数据更新后即可得到应答交互数据包，并由最后一个从设备通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次将应答交互数据包透传传输至主设备10。
在一个具体的例子中，主设备发送设备交互数据包，交互数据包可以包括各从设备的本机ID标识以及对应的待更新的数据报文。例如，从设备1对应的待更新的数据报文为：当前设备开机运行总时间。从设备2对应的待更新的数据报文为：当前设备温度。各从设备的待更新的数据报文可以相同也可以不同，具体可以根据实际业务需求配置，本发明实施例对此并不进行限制。每个从设备通过菊花链式串行总线接收到交互数据包后，根据本机ID标识对交互数据包中的待更新数据报文进行更新，如从设备1对本机ID标识为“1”的待更新的数据报文更新为“开机运行总时间为6小时”。每个从设备完成数据更新后，将交互数据包通过菊花链式串行总线继续下发至下一个从设备，直至最后一个从设备完成数据更新，形成应答报文，并将应答报文通过菊花链式串行总线直接透传上报给主设备。主设备可以通过应答报文获取各从设备上报的交互数据。
在本发明的一个可选实施例中，当从设备20监听到下行邻接从设备出现故障时，生成故障数据包，并将故障数据包和应答交互数据包通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序依次透传传输至主设备10。
其中，下行邻接从设备可以是按照设备正向串行顺序确定的下一个从设备。如始端从设备210的下行邻接从设备为第一个中间从设备220。故障数据包可以是从设备20生成的用于反馈下行邻接从设备出现故障的数据包。应答交互数据包可以是发现下行邻接从设备出现故障的从设备20对交互数据包完成数据更新后，生成的应答报文。
在本发明实施例中，各从设备20(除最后一个从设备)的处理器可以分别对下行邻接从设备进行故障检测。如果从设备20监听到下行邻接从设备出现故障，则生成故障数据包和应答交互数据包，并将故障数据包和应答交互数据包通过菊花链式串行总线30按照设备逆向串行顺序同时依次透传传输至主设备10。
采用上述技术方案，主设备通过菊花链式串行总线对各从设备进行初始化配置，以及与各从设备进行正常的数据通信过程，提高了串行总线的通信速率。
实施例三
图3是本发明实施例三提供的一种串行通信方法的流程图，本实施例可适用于利用菊花链式串行总线建立主设备与从设备之间通信方式的情况，该方法可以由串行通信装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并一般可集成在电子设备中，该电子设备可以是主设备，与各从设备配合使用。相应的，如图3所示，该方法包括如下操作：
S310、通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据。
S320、通过所述菊花链式串行总线接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据。
其中，所述菊花链式串行总线通过串行差分传输方式进行数据传输。
可选的，所述主设备的处理器与所述从设备的处理器通过低压差法信号LVDS信号进行通信连接；各所述从设备的处理器之间通过所述LVDS信号进行通信连接；所述主设备与所述从设备的处理器采用FPGA芯片。
可选的，所述从设备包括始端从设备、中间从设备以及末端从设备；所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：通过所述菊花链式串行总线向始端从设备发送所述下行通信数据；所述始端从设备用于接收所述主设备发送的所述下行通信数据，对所述下行通信数据进行数据处理，得到中间处理下行通信数据，并将所述中间处理下行数据发送至所述中间从设备；所述中间从设备用于接收所述中间处理下行通信数据，并按照设备正向串行顺序依次对上一个中间从设备下发的中间处理下行通信数据进行数据处理；所述末端从设备用于接收所述中间从设备发送的中间处理下行通信数据，对所述中间处理下行通信数据进行数据处理，得到上行通信数据，并将所述上行通信数据按照设备逆向串行顺序透传传输至所述主设备；其中，当所述末端从设备同时作为所述中间从设备时，所述末端从设备用于接收所述始端从设备发送的所述中间处理下行通信数据，对所述中间处理下行通信数据进行数据处理，得到所述上行通信数据，并将所述上行通信数据按照设备逆向串行顺序透传传输至所述主设备。
可选的，所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送ID配置数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次对所述ID配置数据包进行ID配置处理，得到应答ID配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答ID配置数据包透传传输至所述主设备。
可选的，所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送设备类型配置数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述设备类型配置数据包，根据本机ID标识更新所述设备类型配置数据包中的本机设备类型，得到应答设备类型配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答设备类型配置数据包透传传输至所述主设备。
可选的，串行通信方法还包括：当根据所述应答设备类型配置数据包获取的各所述从设备的设备类型信息，与各所述从设备预存的设备类型信息不匹配时，进行异常处理。
可选的，所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送设备参数配置数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述设备参数配置数据包，各所述从设备根据本机ID标识依次获取所述设备类型配置数据包中的本机设备参数后，得到应答设备参数配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答设备参数配置数据包透传传输至所述主设备。
可选的，所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送交互数据包；所述交互数据包包括周期交互数据包和/或非周期交互数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述交互数据包，各所述从设备根据本机ID标识依次更新所述交互数据包中的本机数据后，得到应答交互数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答交互数据包透传传输至所述主设备。
可选的，串行通信方法还包括：接收所述从设备通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次透传传输的故障数据包和所述应答交互数据包；所述故障数据包由所述从设备监听到下行邻接从设备出现故障时生成。
上述技术方案中，主设备通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，并接收各从设备针对下行通信数据反馈的上行通信数据，菊花链式串行总线的串行差分传输方式可以有效提高串行总线的传输速率，从而解决现有串行总线存在的传输速率低的问题，实现在降低总线成本的同时，提高串行总线的通信速率。
需要说明的是，以上各实施例中各技术特征之间的任意排列组合也属于本发明的保护范围。
实施例四
图4是本发明实施例四提供的一种串行通信装置的示意图，如图4所示，所述装置包括：下行通信数据发送模块410、以及上行通信数据接收模块420，其中：
下行通信数据发送模块410，用于通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据；
上行通信数据接收模块420，用于通过所述菊花链式串行总线接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据；
其中，所述菊花链式串行总线通过串行差分传输方式进行数据传输。
上述技术方案中，主设备通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，并接收各从设备针对下行通信数据反馈的上行通信数据，菊花链式串行总线的串行差分传输方式可以有效提高串行总线的传输速率，从而解决现有串行总线存在的传输速率低的问题，实现在降低总线成本的同时，提高串行总线的通信速率。
可选的，所述主设备的处理器与所述从设备的处理器通过低压差法信号LVDS信号进行通信连接；各所述从设备的处理器之间通过所述LVDS信号进行通信连接；所述主设备与所述从设备的处理器采用FPGA芯片。
可选的，所述从设备包括始端从设备、中间从设备以及末端从设备；下行通信数据发送模块410，用于通过所述菊花链式串行总线向始端从设备发送所述下行通信数据；所述始端从设备用于接收所述主设备发送的所述下行通信数据，对所述下行通信数据进行数据处理，得到中间处理下行通信数据，并将所述中间处理下行数据发送至所述中间从设备；所述中间从设备用于接收所述中间处理下行通信数据，并按照设备正向串行顺序依次对上一个中间从设备下发的中间处理下行通信数据进行数据处理；所述末端从设备用于接收所述中间从设备发送的中间处理下行通信数据，对所述中间处理下行通信数据进行数据处理，得到上行通信数据，并将所述上行通信数据按照设备逆向串行顺序透传传输至所述主设备；其中，当所述末端从设备同时作为所述中间从设备时，所述末端从设备用于接收所述始端从设备发送的所述中间处理下行通信数据，对所述中间处理下行通信数据进行数据处理，得到所述上行通信数据，并将所述上行通信数据按照设备逆向串行顺序透传传输至所述主设备。
可选的，下行通信数据发送模块410，用于通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送ID配置数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次对所述ID配置数据包进行ID配置处理，得到应答ID配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答ID配置数据包透传传输至所述主设备。
可选的，下行通信数据发送模块410，用于通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送设备类型配置数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述设备类型配置数据包，根据本机ID标识更新所述设备类型配置数据包中的本机设备类型，得到应答设备类型配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答设备类型配置数据包透传传输至所述主设备。
可选的，串行通信装置还包括：异常处理模块，用于当根据所述应答设备类型配置数据包获取的各所述从设备的设备类型信息，与各所述从设备预存的设备类型信息不匹配时，进行异常处理。
可选的，下行通信数据发送模块410，用于通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送设备参数配置数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述设备参数配置数据包，各所述从设备根据本机ID标识依次获取所述设备类型配置数据包中的本机设备参数后，得到应答设备参数配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答设备参数配置数据包透传传输至所述主设备。
可选的，下行通信数据发送模块410，用于通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送交互数据包；所述交互数据包包括周期交互数据包和/或非周期交互数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述交互数据包，各所述从设备根据本机ID标识依次更新所述交互数据包中的本机数据后，得到应答交互数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答交互数据包透传传输至所述主设备。
可选的，下行通信数据发送模块410，用于串行通信装置还包括：故障数据接收模块，用于接收所述从设备通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次透传传输的故障数据包和所述应答交互数据包；所述故障数据包由所述从设备监听到下行邻接从设备出现故障时生成。
上述串行通信装置可执行本发明任意实施例所提供的串行通信方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的串行通信方法。
由于上述所介绍的串行通信装置为可以执行本发明实施例中的串行通信方法的装置，故而基于本发明实施例中所介绍的串行通信方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的串行通信装置的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该串行通信装置如何实现本发明实施例中的串行通信方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中串行通信方法所采用的装置，都属于本申请所欲保护的范围。
实施例五
图5为本发明实施例五提供的一种电子设备的结构示意图。图5示出了适于用来实现本发明实施方式的电子设备512的框图。图5显示的电子设备512仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。设备512典型的是承担设备控制功能的电子设备。
如图5所示，电子设备512以通用计算设备的形式表现。电子设备512的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器516，存储装置528，连接不同系统组件(包括存储装置528和处理器516)的总线518。
总线518表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MCA)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。
电子设备512典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备512访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储装置528可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)530和/或高速缓存存储器532。电子设备512可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统534可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如只读光盘(Compact Disc-Read Only Memory，CD-ROM)、数字视盘(Digital Video Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线518相连。存储装置528可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块526的程序536，可以存储在例如存储装置528中，这样的程序模块526包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块526通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
电子设备512也可以与一个或多个外部设备514(例如键盘、指向设备、摄像头、显示器524等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备512交互的设备通信，和/或与使得该电子设备512能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(Input/Output，I/O)接口522进行。并且，电子设备512还可以通过网络适配器520与一个或者多个网络(例如局域网(Local AreaNetwork，LAN)，广域网Wide Area Network，WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器520通过总线518与电子设备512的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备512使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(Redundant Arrays of IndependentDisks，RAID)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理器516通过运行存储在存储装置528中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明上述实施例所提供的串行通信方法。
也即，所述处理单元执行所述程序时实现：通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据；通过所述菊花链式串行总线接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据。
实施例六
本发明实施例六还提供一种存储计算机程序的计算机存储介质，所述计算机程序在由计算机处理器执行时用于执行本发明上述实施例任一所述的串行通信方法：通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据；通过所述菊花链式串行总线接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器((Erasable Programmable Read OnlyMemory，EPROM)或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、射频(Radio Frequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种串行通信方法，其特征在于，应用于主设备，包括：
通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据；
通过所述菊花链式串行总线接收各所述从设备针对所述下行通信数据反馈的上行通信数据；
其中，所述菊花链式串行总线通过串行差分传输方式进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从设备包括始端从设备、中间从设备以及末端从设备；
所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：
通过所述菊花链式串行总线向始端从设备发送所述下行通信数据；所述始端从设备用于接收所述主设备发送的所述下行通信数据，对所述下行通信数据进行数据处理，得到中间处理下行通信数据，并将所述中间处理下行数据发送至所述中间从设备；
所述中间从设备用于接收所述中间处理下行通信数据，并按照设备正向串行顺序依次对上一个中间从设备下发的中间处理下行通信数据进行数据处理；
所述末端从设备用于接收所述中间从设备发送的中间处理下行通信数据，对所述中间处理下行通信数据进行数据处理，得到上行通信数据，并将所述上行通信数据按照设备逆向串行顺序透传传输至所述主设备；其中，当所述末端从设备同时作为所述中间从设备时，所述末端从设备用于接收所述始端从设备发送的所述中间处理下行通信数据，对所述中间处理下行通信数据进行数据处理，得到所述上行通信数据，并将所述上行通信数据按照设备逆向串行顺序透传传输至所述主设备。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：
通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送ID配置数据包；
所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次对所述ID配置数据包进行ID配置处理，得到应答ID配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答ID配置数据包透传传输至所述主设备。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：
通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送设备类型配置数据包；
所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述设备类型配置数据包，根据本机ID标识更新所述设备类型配置数据包中的本机设备类型，得到应答设备类型配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答设备类型配置数据包透传传输至所述主设备。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当根据所述应答设备类型配置数据包获取的各所述从设备的设备类型信息，与各所述从设备预存的设备类型信息不匹配时，进行异常处理。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：
通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送设备参数配置数据包；
所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述设备参数配置数据包，各所述从设备根据本机ID标识依次获取所述设备类型配置数据包中的本机设备参数后，得到应答设备参数配置数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答设备参数配置数据包透传传输至所述主设备。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通过菊花链式串行总线向各从设备发送下行通信数据，包括：
通过所述菊花链式串行总线向所述从设备发送交互数据包；
所述交互数据包包括周期交互数据包和/或非周期交互数据包；所述从设备用于通过所述菊花链式串行总线按照设备正向串行顺序依次接收所述交互数据包，各所述从设备根据本机ID标识依次更新所述交互数据包中的本机数据后，得到应答交互数据包，并通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次将所述应答交互数据包透传传输至所述主设备。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述从设备通过所述菊花链式串行总线按照设备逆向串行顺序依次透传传输的故障数据包和所述应答交互数据包；
所述故障数据包由所述从设备监听到下行邻接从设备出现故障时生成。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，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1-8中任一所述的串行通信方法。
10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的串行通信方法。
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