CN113810154A - 一种串口通信自适应方法、装置和远程通信模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串口通信自适应方法、装置和远程通信模块，集中器在与远程控制模块进行数据通信时，所述集中器预先向所述远程通信模块发送数据指令，所述远程通信模块在获取到该数据指令后，对其进行解析即可得到该数据指令对应的特征二进制码流，基于预设映射关系可以确定与该特征二进制码流对应的波特率，该波特率记为目标波特率，基于目标波特率对所述远程通信模块的通信串口进行设置，然后所述远程通信模块即可实现与所述集中器的正常通信，该过程中无需用户对所述集中器的波特率进行逐个匹配，提高了通信效率。

Description

一种串口通信自适应方法、装置和远程通信模块

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种用于实现集中器与嵌入式远程通信模块之间的数据交互的串口通信自适应方法、装置和远程通信模块。

背景技术

近几年来，随着无线通信技术的迅猛发展，无线通信技术已经广泛应用于电力生产输电、变电、配电和用电等各个环节。特别将无线通信技术应用于用电信息采集，已经成为电力采集的主流和趋势。低压集中抄表系统中集中器通过载波通信、微功率无线信道和RS-485方式与电能表通信，集中器抄读电能表数据后，再通过无线公网或者无线专网上送到电力用采主站服务器。该方式具有低成本、维护方便等显著优势。

目前无线通信技术一般采用公网LTE、5G、专网1800M LTE、专网230M LTE-G和IOT-G等通信技术。集中器与远程通信模块之间通过串口进行数据传输。集中器通过AT命令方式与远程通信模块进行交互。集中器和远程通信模块之间传输的网络数据包和AT指令及结果码通常由串行通信接口进行传输，其中AT指令是应用于终端设备与应用之间的连接与通信的指令。

现阶段，国家电网公司技术规范《Q/GDW137.3－2013电力用户用电信息采集系统通信协议》对集中器与远程通信模块之间的通信接口协议进行了详细规定。协议规定：通信模块与终端通过串行口进行数据传输，应支持3线制的通信方式，其自适应或人为设置波特率至少包含9600、19200、38400、57600、115200bit/s。串口默认配置为8位数据位，1位停止位，无校验位。

目前在现场使用的过程中，用电采集的集中器有很多厂家产品，远程通信模块必须适应集中器。集中器上电工作通信时，集中器的串口波特率和远程通信模块的波特率必须一致才能正常通信。集中器对应串口的波特率可以通过界面设置，而远程通信模块的波特率无法通过界面设置，只能逐个去匹配集中器的波特率，造成初始化时间长，不能达到快速即插即用的效果。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种串口通信自适应方法、装置和远程通信模块，以提高所述远程通信模块与集中器之间通信数据的波特率的快速匹配。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种串口通信自适应方法，应用于远程通信模块中，方法包括：

获取集中器发送的数据指令；

对所述数据指令进行解析，得到所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

基于预设映射关系确定与所述特征二进制码流相匹配的目标波特率；

依据所述目标波特率设置所述远程通信模块中的通信串口的波特率。

可选的，上述串口通信自适应方法中，所述预设映射关系为通过以下方法建立的映射关系：

依次获取所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令；

对所述数据指令进行解析得到与所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

依据解析结果，建立并在所述远程通信模块中存储所述波特率与所述特征二进制码流之间的映射关系。

可选的，上述串口通信自适应方法中，所述依次获取所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令，包括：

依次获取所述集中器依据第一波特率、第二波特率、第三波特率、第四波特率和第五波特率发送的数据指令，所述第一波特率为9600bit/s，所述第二波特率为19200bit/s，所述第三波特率为38400bit/s，所述第四波特率为57600bit/s，所述第五波特率为115200bit/s。

一种串口通信自适应装置，应用于远程通信模块中，装置包括：

指令采集单元，用于获取集中器向所述远程通信模块发送的数据指令；

解析单元，用于对所述数据指令进行解析，得到所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

波特率计算单元，用于基于预设映射关系确定与所述特征二进制码流相匹配的目标波特率；

波特率设置单元，用于依据所述目标波特率设置所述远程通信模块中的通信串口的波特率。

可选的，上述串口通信自适应装置中，还包括：

映射关系建立单元，用于对指令采集单元依次获取到的所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令进行解析，得到与所述数据指令相匹配的特征二进制码流；依据解析结果，建立并在所述波特率计算单元中存储所述波特率与所述特征二进制码流之间的映射关系。

可选的，上述串口通信自适应装置中，指令采集单元依次获取到的所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令，包括：

所述集中器依据第一波特率、第二波特率、第三波特率、第四波特率和第五波特率发送的数据指令，所述第一波特率为9600bit/s，所述第二波特率为19200bit/s，所述第三波特率为38400bit/s，所述第四波特率为57600bit/s，所述第五波特率为115200bit/s。

一种远程通信模块，应用有上述任意一项所述的串口通信自适应装置。

一种通信系统，包括集中器和远程通信模块，其中，所述远程通信模块为权利要求7所述的远程通信模块。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案，所述集中器在与所述远程控制模块进行数据通信时，所述集中器预先向所述远程通信模块发送数据指令，所述远程通信模块在获取到该数据指令后，对其进行解析即可得到该数据指令对应的特征二进制码流，基于预设映射关系可以确定与该特征二进制码流对应的波特率，该波特率记为目标波特率，基于目标波特率对所述远程通信模块的通信串口进行设置，然后所述远程通信模块即可实现与所述集中器的正常通信，该过程中无需用户对所述集中器的波特率进行逐个匹配，提高了通信效率。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的串口通信自适应方法的流程示意图；

图2为本申请实施例公开的串口通信自适应装置的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中，一种串口通信自适应方法，其特征在于，应用于远程通信模块中，方法包括：

步骤S101：获取集中器发送的数据指令；

在本方案中，当所述集中器与所述远程通信模块进行通讯时，集中器上电后，给通信模块供电，通信模块的工作程序开始初始化，初始化结束后，所述集中器与通信模块互发AT指令进行消息交互。本方法实施例提供的串口通信自适应方法在所述通信模块的工作程序开始初始化的过程中完成，即在初始化过程中实现远程通信模块的串口与集中器的通信串口的自适应。在本步骤中，所述远程通信模块进行初始化过程中，会获取到所述集中器发送的数据指令，所述数据指令可以为AT指令，此时，所述远程通信模块在获取到所述集中器发送的数据指令后，并不知晓所述数据指令的波特率。

步骤S102：对所述数据指令进行解析，得到所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

数据流的波特率不同，其对应的特征二进制码流不同，所述数据流对应的特征二进制码流可以通过预先编订的程序解析得到，因此，本申请可以通过分析获取到的数据流的特征二进制码流，然后再通过所述特征二进制码流确定所述数据流对应的波特率，在本方案中，所述远程通信模块内部预先烧录有预设的程序，其可以在获取到集中器发送的数据后，对这些数据进行解析即可得到与其对应的特征二进制码流。

例如，编译后的程序烧入通信模块，所述通信模块上电后，所述集中器采用115200bit/s的波特率与所述通信模块进行数据通信，向所述元通信模块发送AT指令，所述通信模块获取到所述AT指令后，对AT指令进行解析，即可得到所述AT指令对应的特征二进制码流；

步骤S103：基于预设映射关系确定与所述特征二进制码流相匹配的目标波特率；

在本方案中，所述远程通信模块内预先设置有一个映射关系，该映射关系内存储有波特率与特征二进制码流之间的映射关系，在本方案中，当通过集中器发送的数据指令解析得到其特征二进制码流后，通过对该映射关系进行查找，即可确定所述集中器的波特率，该波特率记为目标波特率，所述目标波特率记为所述远程通信模块用于与所述集中器进行通信的波特率。

其中，在依据预设映射关系确定与所述特征二进制码流相匹配的目标波特率时，可以通过将解析得到的特征二进制码流依次与所述预设映射关系中的各个特征二进制码流进行比较的方式，来确定与该特征二进制码流对应的波特率。

步骤S104：依据所述目标波特率设置所述远程通信模块中的通信串口的波特率；

在本方案中，所述远程通信模块在确定所述目标波特率以后，基于所述目标波特率设置所述远程通信模块的通信串口，将所述通信串口的输出信号的波特率设置为目标波特率，此时，所述远程通信模块即可实现与所述集中器的正常数据交互。

由上述方案可见，所述集中器在与所述远程控制模块进行数据通信时，所述集中器预先向所述远程通信模块发送数据指令，所述远程通信模块在获取到该数据指令后，对其进行解析即可得到该数据指令对应的特征二进制码流，基于预设映射关系可以确定与该特征二进制码流对应的波特率，该波特率记为目标波特率，基于目标波特率对所述远程通信模块的通信串口进行设置，然后所述远程通信模块即可实现与所述集中器的正常通信，该过程中无需用户对所述集中器的波特率进行逐个匹配，提高了通信效率。

在本申请实施例公开的技术方案中，需要预先设置该预设映射关系，所述预设关系的设置流程可以如下：

步骤S1、依次获取所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令；

在本步骤中，所述集中器依次采用不同的波特率向所述远程控制器发送数据指令，该波特率可以为但不限于第一波特率、第二波特率、第三波特率、第四波特率和第五波特率发送的数据指令，其中，所述第一波特率可以为9600bit/s，所述第二波特率可以为19200bit/s，所述第三波特率可以为38400bit/s，所述第四波特率可以为57600bit/s，所述第五波特率可以为115200bit/s，当然也可以采用其他常用或不常用的波特率与向所述远程通信模块发送控制指令，具体为何种波特率可以依据用户需求自行选择。

步骤S2、对所述数据指令进行解析得到与所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

在本步骤中，所述远程通信模块每获取到所述集中器以某个波特率发送的数据指令后，依据预先烧录的程序对所述数据指令进行解析，得到其对应的特征二进制码流。

步骤S2、依据解析结果，建立并在所述远程通信模块中存储所述波特率与所述特征二进制码流之间的映射关系；

本步骤中，在确定以某个波特率发送的数据指令对应的特征二进制码流后，建立该数据指令对应的特征二进制码流与该数据指令对应的波特率之间的映射关系，并将该映射关系存储于所述预设映射关系列表中，将该预设映射关系列表存储在所述远程通信模块中，最终得到的映射关系列表可以为表1所示。

表1

波特率	特征二进制码流
		9600	0x00,0x00,0x00
19200	0xe0,0x00,0xe0
		38400	0x1c,0x1c,0x1c
57600	0x06,0x0e,0x66
		115200	0x54,0x41,0x20

与上述方法相对应，本申请还公开了一种串口通信自适应装置，该装置可以应用于远程通信模块中，参见图2，该装置可以包括：

指令采集单元100，其与上述方法中步骤S101相对应，用于获取集中器向所述远程通信模块发送的数据指令；

解析单元200，其与上述方法中步骤S102相对应，用于对所述数据指令进行解析，得到所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

波特率计算单元300，其与上述方法中步骤S103相对应，用于基于预设映射关系确定与所述特征二进制码流相匹配的目标波特率；

波特率设置单元400，其与上述方法中步骤S104相对应，用于依据所述目标波特率设置所述远程通信模块中的通信串口的波特率。

与上述方法相对应，上述装置中，还可以包括：

映射关系建立单元，用于对指令采集单元依次获取到的所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令进行解析，得到与所述数据指令相匹配的特征二进制码流；依据解析结果，建立并在所述波特率计算单元中存储所述波特率与所述特征二进制码流之间的映射关系。

该串口通信自适应装置可以采用嵌入式模块来实现，即，在本方案中，所述集中器和远程通信模块之间采用的无线制式是LTE-G 230通信模组来实现，该嵌入式模块的主要器件是基于国网芯SGC1303 DSP和ARM芯片完成主要功能。ARM主控单元采用国产嵌入式ARM芯片GD32F450，该芯片是基于ARM Cortex-M4处理器的32位通用微控制器，运行嵌入式实时多任务μC/OS III操作系统，使得程序设计可以分为不同实时任务，实现通信终端的多任务处理机制，并支持LWIP协议栈，实现TCP/IP协议解析。LTE-G 230通信模组采用自研芯片SGC3103，该芯片是国内首款针对230MHz频段研发的具有自主知识产权的芯片，主要由DSP、内部eDRAM、Cache、外设、中频处理单元组成，实现物理层、业务面、控制面软件；射频部分主要完成上行方向基带信号的数模转换、滤波、上变频、功率放大等功能，下行方向空口射频信号的低噪声放大、下变频、滤波、模数转换等。

对应于上述装置，本申请还公开了一种应用上述装置的远程通讯模块以及通信系统，所述远程通信模块中应用上述任意一项所述的串口通信自适应装置。该通信系统包括集中器和远程通信模块，其中，所述远程通信模块为上述的远程通信模块。

为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种串口通信自适应方法，其特征在于，应用于远程通信模块中，方法包括：

获取集中器发送的数据指令；

对所述数据指令进行解析，得到所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

基于预设映射关系确定与所述特征二进制码流相匹配的目标波特率；

依据所述目标波特率设置所述远程通信模块中的通信串口的波特率。

2.根据权利要求1所述的串口通信自适应方法，其特征在于，所述预设映射关系为通过以下方法建立的映射关系：

依次获取所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令；

对所述数据指令进行解析得到与所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

依据解析结果，建立并在所述远程通信模块中存储所述波特率与所述特征二进制码流之间的映射关系。

3.根据权利要求2所述的串口通信自适应方法，其特征在于，所述依次获取所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令，包括：

依次获取所述集中器依据第一波特率、第二波特率、第三波特率、第四波特率和第五波特率发送的数据指令，所述第一波特率为9600bit/s，所述第二波特率为19200bit/s，所述第三波特率为38400bit/s，所述第四波特率为57600bit/s，所述第五波特率为115200bit/s。

4.一种串口通信自适应装置，其特征在于，应用于远程通信模块中，装置包括：

指令采集单元，用于获取集中器向所述远程通信模块发送的数据指令；

解析单元，用于对所述数据指令进行解析，得到所述数据指令相匹配的特征二进制码流；

波特率计算单元，用于基于预设映射关系确定与所述特征二进制码流相匹配的目标波特率；

波特率设置单元，用于依据所述目标波特率设置所述远程通信模块中的通信串口的波特率。

5.根据权利要求4所述的串口通信自适应装置，其特征在于，还包括：

映射关系建立单元，用于对指令采集单元依次获取到的所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令进行解析，得到与所述数据指令相匹配的特征二进制码流；依据解析结果，建立并在所述波特率计算单元中存储所述波特率与所述特征二进制码流之间的映射关系。

6.根据权利要求5所述的串口通信自适应装置，其特征在于，指令采集单元依次获取到的所述集中器依据不同的波特率发送的数据指令，包括：

所述集中器依据第一波特率、第二波特率、第三波特率、第四波特率和第五波特率发送的数据指令，所述第一波特率为9600bit/s，所述第二波特率为19200bit/s，所述第三波特率为38400bit/s，所述第四波特率为57600bit/s，所述第五波特率为115200bit/s。

7.一种远程通信模块，其特征在于，应用有权利要求4-6任意一项所述的串口通信自适应装置。

8.一种通信系统，其特征在于，包括集中器和远程通信模块，其中，所述远程通信模块为权利要求7所述的远程通信模块。

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