CN112799979A - 一种基于数据加密的双输出串口装置及其通讯方法 - Google Patents

一种基于数据加密的双输出串口装置及其通讯方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于数据加密的双输出串口装置及其通讯方法，所述基于数据加密的双输出串口装置包括串口传输模块和外部电路，串口传输模块包括计算机控制端、控制器和数据接收设备：计算机控制端通过通用总线连接控制器，用于向控制器发送数据和控制指令；数据接收设备设置于控制器上，用于接收计算机控制端传送的数据和控制指令；控制器通过输出引脚连接外部电路，用于处理接收到的数据和控制指令，并将处理后的数据发送给外部电路；外部电路连接终端设备，用于接收控制器传输的数据，并根据控制指令将一组输入数据转变为两组输出数据。本发明通过让串口在特定波特率下接收一次数据而输出两组数据，提高串口效率，减少芯片占用率。

Description

一种基于数据加密的双输出串口装置及其通讯方法
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种基于数据加密的双输出串口装置及其通讯方法。
背景技术
在电子技术日新月异的今天，各种各样的通讯方式层出不穷，比如：CAN总线、SPI、USB、IIC等通用接口，其中，串口作为稳定高效且技术成熟的一种通用总线，依然具有很重要的地位。传统的串口只能够在特定的波特率下完成接收一次数据并发送一次数据，串口效率不高，且利用传统串口进行数据传输多存在安全隐患。
发明内容
基于此，本发明的目的是为了解决传统串口装置传输效率低、缺乏安全性的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种基于数据加密的双输出串口装置及其通讯方法，所述基于数据加密的双输出串口装置包括串口传输模块和外部电路，所述串口传输模块包括计算机控制端、控制器和数据接收设备：
所述计算机控制端通过通用总线连接控制器，用于向控制器发送数据和控制指令；
所述数据接收设备设置于控制器上，用于接收计算机控制端传送的数据和控制指令；
所述控制器通过输出引脚连接外部电路，用于处理接收到的数据和控制指令，并将处理后的数据发送给外部电路；
所述外部电路连接终端设备，用于接收控制器传输的数据，并根据控制指令将一组输入数据转变为两组输出数据。
所述控制器数据输出脚TX一条连接与门AND1，一条经过非门连接与门AND2；其输出控制引脚一条连接AND2，一条经过非门连接AND1。
通过与门AND1和AND2分别输出数据或合并之后交替输出数据。
所述控制器还包括控制芯片，用于处理计算机控制端发送的数据。
所述控制器还包括内部存储器，用于存储控制芯片处理之后的数据。
所述控制器还包括数据输出设备，所述数据输出设备设置有三种工作模式：
正常模式：将接收的数据完整的输出；
双输出模式：将接收的数据变为两种类型的数据输出；
加密模式：将接收的数据以加密方式输出。
所述计算机控制端与控制器之间通过串口进行通讯。
所述基于数据加密的双输出串口通讯方法如下：
S1：利用通用总线连接计算机与控制器，通过通用总线向控制器发送数据和输出控制指令；
S2：配置发送数据时的波特率及串口参数；
S3：控制定时器中断让输出控制引脚的切换处于字节与字节之间的空闲位；
S4：通过外部电路处理控制器传输的数据，并将处理后的数据发送至终端设备。
本申请的有益效果：
（1）本发明能够让串口在特定波特率下接收一次数据而输出两组数据，提高串口效率，减少芯片占用率；
（2）本发明在约定解密条件以后能够进行加密传输数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图的结构获得其他的附图。
图1为本发明总体结构图；
图2为本发明接口示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，在本实施例中，本发明提出一种基于数据加密的双输出串口装置及其通讯方法，所述基于数据加密的双输出串口装置包括串口传输模块和外部电路，所述串口传输模块包括计算机控制端、控制器和数据接收设备：
所述计算机控制端通过通用总线连接控制器，用于向控制器发送数据和控制指令；
所述数据接收设备设置于控制器上，用于接收计算机控制端传送的数据和控制指令；
所述控制器通过输出引脚连接外部电路，用于处理接收到的数据和控制指令，并将处理后的数据发送给外部电路；
所述外部电路连接终端设备，用于接收控制器传输的数据，并根据控制指令将一组输入数据转变为两组输出数据。
需要补充的是，计算机控制软件需要给控制器发送正确的数据以及控制指令，控制指令格式如3C（00111100），则影响控制器的控制引脚高低电平变化，让输出的第3到5字节为假数据。第1到2字节和7到8字节为真数据。
需要说明的是，如图2所示，控制芯片需要处理从计算机控制端接收到的数据，缓存在内部存储；同时需要设置定时器中断时间，让输出控制引脚高低电平切换以后的保持时间在输出的两个字节之间的空时候，避免发生输出数据错误。计算机端应用软件和控制器通过串口进行通讯，需要定义一个它们之间的通讯协议如下：
帧头：通讯协议包数据开始字段；
输出控制（密码）：规定输出数据某几个字节为真；
发送长度：“发送数据”字段的数据长度；
发送数据：需要发送的数据；
校验：对通讯协议数据包数据的校验值，校验方法可以选用和校验、CRC校验等；
帧尾：通讯协议包数据结束字段；
需要转发的数据封装成通讯数据包，计算机发送通讯数据包，控制器接收到后按照字段设定的将转发数据转发出去；
输出模块设置三种工作模式，1)正常模式：接收到的计算机端传输数据直接完整转发出去；2)双输出模式：接收到的计算机端传输数据变为两种类型数据输出。3)加密模式：接收到的计算机端传输数据以加密方式输出；
串口模块工作过程：
a)配置参数：
需要配置发送数据时的波特率以及串口相应参数，使数据传输到外部电路的时候正确；
b)控制脚匹配：
通过控制定时器中断让输出控制引脚的切换处于字节与字节之间空闲位，保证外部电路输出数据时的准确性。
所述控制器数据输出脚TX一条连接与门AND1，一条经过非门连接与门AND2；其输出控制引脚一条连接AND2，一条经过非门连接AND1。
通过与门AND1和AND2分别输出数据或合并之后交替输出数据。
所述控制器还包括控制芯片，用于处理计算机控制端发送的数据。
所述控制器还包括内部存储器，用于存储控制芯片处理之后的数据。
所述控制器还包括数据输出设备，所述数据输出设备设置有三种工作模式：
正常模式：将接收的数据完整的输出；
双输出模式：将接收的数据变为两种类型的数据输出；
加密模式：将接收的数据以加密方式输出。
所述计算机控制端与控制器之间通过串口进行通讯。
所述基于数据加密的双输出串口通讯方法如下：
S1：利用通用总线连接计算机与控制器，通过通用总线向控制器发送数据和输出控制指令；
S2：配置发送数据时的波特率及串口参数；
S3：控制定时器中断让输出控制引脚的切换处于字节与字节之间的空闲位；
S4：通过外部电路处理控制器传输的数据，并将处理后的数据发送至终端设备。
具体的是，控制引脚空闲状态为低电平，此时输出为正常数据，当控制引脚为高电平时，输出为正常数据取反以后的值，即255-正常数据；
通过对控制引脚高低电平的切换，可以让某几个字节输出正常数据，某几个字节输出取反数据，然后根据解密协议便可以挑选出正确数据；
外部电路输出位置稍作改变还能进行一个数据输入而输出两种数据的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于数据加密的双输出串口装置，其特征在于，所述基于数据加密的双输出串口装置包括串口传输模块和外部电路，所述串口传输模块包括计算机控制端、控制器和数据接收设备：
所述计算机控制端通过通用总线连接控制器，用于向控制器发送数据和控制指令；
所述数据接收设备设置于控制器上，用于接收计算机控制端传送的数据和控制指令；
所述控制器通过输出引脚连接外部电路，用于处理接收到的数据和控制指令，并将处理后的数据发送给外部电路；
所述外部电路连接终端设备，用于接收控制器传输的数据，并根据控制指令将一组输入数据转变为两组输出数据。
2.如权利要求1所述的一种基于数据加密的双输出串口装置，其特征在于，所述控制器数据输出脚TX一条连接与门AND1，一条经过非门连接与门AND2；其输出控制引脚一条连接AND2，一条经过非门连接AND1。
3.如权利要求2所述的一种基于数据加密的双输出串口装置，其特征在于，通过与门AND1和AND2分别输出数据或合并之后交替输出数据。
4.如权利要求1所述的一种基于数据加密的双输出串口装置，其特征在于，所述控制器还包括控制芯片，用于处理计算机控制端发送的数据。
5.如权利要求4所述的一种基于数据加密的双输出串口装置，其特征在于，所述控制器还包括内部存储器，用于存储控制芯片处理之后的数据。
6.如权利要求4所述的一种基于数据加密的双输出串口装置，其特征在于，所述控制器还包括数据输出设备，所述数据输出设备设置有三种工作模式：
正常模式：将接收的数据完整的输出；
双输出模式：将接收的数据变为两种类型的数据输出；
加密模式：将接收的数据以加密方式输出。
7.如权利要求1所述的一种基于数据加密的双输出串口装置，其特征在于，所述计算机控制端与控制器之间通过串口进行通讯。
8.一种基于数据加密的双输出串口通讯方法，其特征在于，所述基于数据加密的双输出串口通讯方法如下：
S1：利用通用总线连接计算机与控制器，通过通用总线向控制器发送数据和输出控制指令；
S2：配置发送数据时的波特率及串口参数；
S3：控制定时器中断让输出控制引脚的切换处于字节与字节之间传输的空闲位；
S4：通过外部电路处理控制器传输的数据，当控制引脚为低电平时，输出的数据为正常数据，当控制引脚为高电平时，输出的数据为“假数据”并将处理后的数据发送至终端设备。
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