CN112199316A - 一种链式主从串口通讯装置的配置方法及通讯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种链式主从串口通讯装置的配置方法，主要解决现有主从通讯系统内存开销大，数据通讯延时长的问题。该方法如下：将主机的串口0的发送端口TX0与上位机的接收端口RX通过信号线连接，将主机的串口0接收端口RX0与上位机的发送端口TX通过信号线连接；将主机的串口1的发送端口TX1与所有从机的接收端口RX通过信号总线连接，主机的串口1的接收端口RX1经过通道选择开关与被选定从机的发送端口TX通过信号线连接。上位机、主机和选定从机组成链式通讯系统。选定一个通讯从机，使上位机、主机和选定的从机组成链式主从串口通讯系统。本发明的通讯装置结构简单，成本低，上位机可以自由监控任一从机，系统实时性好，且能有效减小系统的内存开销。

Description

一种链式主从串口通讯装置的配置方法及通讯方法
技术领域
本发明涉及计算机数据通讯技术领域，具体地说，是涉及一种链式主从串口通讯装置的配置方法及通讯方法。
背景技术
在国内外，以触摸屏或电脑端作为上位机，嵌入式芯片作为下位机的控制系统中，触摸屏或电脑端通常以软件界面进行人机交互，以串行通信方式与嵌入式芯片进行数据监控。在实际的应用中，经常会遇到由一个主机控制多个从机的情况，在从机数据量较小的情况下主机和从机之间的通讯一般采用集中式通讯方式，即主机建立一个总的数据块，分时段逐一与从机进行数据通讯，上位机只需与主机进行数据通讯就能完成对整个应用系统的数据监控。但是，如果应用系统从机的数据较大，且需要对某一指定从机数据进行密切监控时，就会存在应用系统内存开销大，数据通讯延时长的问题，难以满足应用系统的实时性要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种链式主从串口通讯装置的配置方法及通讯方法，主要解决现有主从通讯系统内存开销大，数据通讯延时长的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种链式主从串口通讯装置的配置方法，所述通讯装置包括上位机、主机、通道选择器及若干从机；所述配置方法包括如下步骤：
(1)将主机的串口0的发送端口TX0与上位机的接收端口RX通过信号线连接，将主机的串口0接收端口RX0与上位机的发送端口TX通过信号线连接；
(2)将主机的串口1的发送端口TX1与所有从机的接收端口RX通过信号总线连接，将主机的串口1的接收端口RX1和片选端口CS与通道选择器的控制端相连；
(3)将所有从机的发送端口TX分别对应连接通道选择器的若干自由连接触点端；
(4)将通道选择器的控制端与若干自由连接触点端的其中一个端口相连，选定一个通讯从机，使上位机、主机和选定的从机组成链式主从串口通讯系统。
本发明还提供了一种链式主从串口通讯装置的通讯方法，包括如下步骤：
(S1)上位机向主机发送通讯请求，建立上位机与主机的通讯；
(S2)上位机向主机发送片选信号，选定与上位机通讯的从机；
(S3)上位机向选定的从机发送通讯请求，完成上位机、主机和选定从机的链式通讯。
进一步地，在所述步骤(S2)中，从机的选定过程如下：主机将接收到的片选信号的值传递给通道选择器，通道选择器根据片选信号的值选择对应通道，链接对应从机的发送端口TX。
进一步地，在所述步骤(S3)中，具体链式通讯步骤如下：
(S31)主机的串口0接收到上位机的数据帧，通过MODBUS RTU协议判断上位机通讯对象；
(S32)如果通讯对象是主机本身，解读数据，封装应答数据帧，通过主机的串口0发送端口TX0将应答数据帧发送到上位机；
(S33)如果通讯对象是从机，则将数据帧通过主机的发送端口TX1发送到所有从机，从机接收来自主机的数据帧，解读数据，封装应答数据帧；
(S34)被选定从机将应答数据帧发送到主机串口1的接收端口RX1，主机串口1的接收端口RX1接收来自选定从机的应答数据帧，并通过主机串口0的发送端口TX0将应答数据帧发送到上位机；
(S35)上位机的接收端口RX接收来自主机串口0的的发送端口TX0的应答数据帧，解读数据，完成上位机、主机和选定的从机的链式通讯。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的通讯装置的配置方法组网方便，成本低，摒弃现有多从机通讯的总线连接结构，利用通道选择器选择与相应的一个从机组成链式串口通讯网络。通过上述配置，本发明的通讯装置的通讯方法可以使上位机自由监控任一从机，系统实时性好，且能有效减小系统的内存开销，对系统的嵌入式芯片要求低。
附图说明
图1为本发明的通讯装置的结构示意图。
图2为本发明的从机通道选择流程示意图。
图3为本发明的通讯方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1所示，本发明公开的一种链式主从串口通讯装置，包括上位机、主机、通道选择器及若干从机。本发明采用如下方法对上述通讯装置进行链式通讯配置：将主机的串口0的发送端口TX0与上位机的接收端口RX通过信号线连接，将主机的串口0接收端口RX0与上位机的发送端口TX通过信号线连接；将主机的串口1的发送端口TX1与所有从机的接收端口RX通过信号总线连接，将主机的串口1的接收端口RX1和片选端口CS与通道选择器的控制端相连；将所有从机的发送端口TX分别对应连接通道选择器的若干自由连接触点端；将通道选择器的控制端与若干自由连接触点端的其中一个端口相连，选定一个通讯从机，使上位机、主机和选定的从机组成链式主从串口通讯系统。
具体配置时，所述的上位机为各类工控触摸屏或电脑端人机交互系统，通过上位机完成应用系统数据的监控；主机的控制芯片选用嵌入式芯片，此类芯片要求至少两个以上串口外设，主机的通讯ID配置为0x55；从机的通讯ID与从机序号一致，如从机1的通讯ID为0x01，所述通道选择器的芯片采用CPLD复杂可编程逻辑芯片。为满足系统要求，将上位机、主机以及从机的数据块定义如表1所示：
Figure BDA0002717768160000031
Figure BDA0002717768160000041
表1
按表1，将系统数据数据分成两块，上位机的数据块包括数据块0和从机公用数据块1，数据块0存放来自主机的数据，从机公用数据块1存放来自选定从机的数据，如选定的从机为从机2，则从机公用数据块1的数据就是从机2的数据。
利用上述通讯系统进行链式通讯的方法如下：上位机向主机发送通讯请求，建立上位机与主机的通讯。上位机向主机发送片选信号，主机将接收到的片选信号的值传递给通道选择器，通道选择器根据片选信号的值选择对应通道，链接对应从机的发送端口TX，选定与上位机通讯的从机。即通过修改上位机片选信号的值，上位机可以实现与所有从机的通讯。
上位机向选定的从机发送通讯请求，主机的串口0接收到上位机的数据帧，通过MODBUS RTU协议判断上位机通讯对象；如果通讯对象是主机本身，解读数据，封装应答数据帧，通过主机的串口0发送端口TX0将应答数据帧发送到上位机；如果通讯对象是从机，则将数据帧通过主机的发送端口TX1发送到所有从机，从机接收来自主机的数据帧，解读数据，封装应答数据帧；被选定从机将应答数据帧发送到主机串口1的接收端口RX1，主机串口1的接收端口RX1接收来自选定从机的应答数据帧，并通过主机串口0的发送端口TX0将应答数据帧发送到上位机；上位机的接收端口RX接收来自主机串口0的的发送端口TX0的应答数据帧，解读数据，完成上位机、主机和选定的从机的链式通讯。
本发明的通讯装置的配置方法组网方便，成本低，摒弃现有多从机通讯的总线连接结构，利用通道选择器选择与相应的一个从机组成链式串口通讯网络。通过上述配置，本发明的通讯装置的通讯方法可以使上位机自由监控任一从机，系统实时性好，且能有效减小系统的内存开销，对系统的嵌入式芯片要求低。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种链式主从串口通讯装置的配置方法，所述通讯装置包括上位机、主机、通道选择器及若干从机；其特征在于，所述配置方法包括如下步骤：
(1)将主机的串口0的发送端口TX0与上位机的接收端口RX通过信号线连接，将主机的串口0接收端口RX0与上位机的发送端口TX通过信号线连接；
(2)将主机的串口1的发送端口TX1与所有从机的接收端口RX通过信号总线连接，将主机的串口1的接收端口RX1和片选端口CS与通道选择器的控制端相连；
(3)将所有从机的发送端口TX分别对应连接通道选择器的若干自由连接触点端；
(4)将通道选择器的控制端与若干自由连接触点端的其中一个端口相连，选定一个通讯从机，使上位机、主机和选定的从机组成链式主从串口通讯系统。
2.一种链式主从串口通讯装置的通讯方法，其特征在于，包括如下步骤：
(S1)上位机向主机发送通讯请求，建立上位机与主机的通讯；
(S2)上位机向主机发送片选信号，选定与上位机通讯的从机；
(S3)上位机向选定的从机发送通讯请求，完成上位机、主机和选定从机的链式通讯。
3.根据权利要求2所述的一种链式主从串口通讯装置的通讯方法，其特征在于，在所述步骤(S2)中，从机的选定过程如下：主机将接收到的片选信号的值传递给通道选择器，通道选择器根据片选信号的值选择对应通道，链接对应从机的发送端口TX。
4.根据权利要求3所述的一种链式主从串口通讯装置的通讯方法，其特征在于，在所述步骤(S3)中，具体链式通讯步骤如下：
(S31)主机的串口0接收到上位机的数据帧，通过MODBUS RTU协议判断上位机通讯对象；
(S32)如果通讯对象是主机本身，解读数据，封装应答数据帧，通过主机的串口0发送端口TX0将应答数据帧发送到上位机；
(S33)如果通讯对象是从机，则将数据帧通过主机的发送端口TX1发送到所有从机，从机接收来自主机的数据帧，解读数据，封装应答数据帧；
(S34)被选定从机将应答数据帧发送到主机串口1的接收端口RX1，主机串口1的接收端口RX1接收来自选定从机的应答数据帧，并通过主机串口0的发送端口TX0将应答数据帧发送到上位机；
(S35)上位机的接收端口RX接收来自主机串口0的的发送端口TX0的应答数据帧，解读数据，完成上位机、主机和选定的从机的链式通讯。
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