CN114631289A - 有效的通信总线仲裁系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信协议上的有效的通信总线仲裁系统及方法。根据本发明的一实施例，有效的通信总线仲裁系统及方法为在多点通信中的从机通信总线仲裁系统及方法，在从控制器依次响应主控制器的查询的方式中，改善数据包的结构来提供有效且迅速的通信速度。

Description

有效的通信总线仲裁系统及方法
技术领域
本发明涉及通信协议上的有效的通信总线仲裁系统及方法，更详细地，涉及如下的通信总线仲裁系统及方法，即，作为在多点通信中的从机通信总线仲裁系统及方法，在从控制器依次响应主机的查询的方式中，改善数据包的结构来提供有效且迅速的通信速度。
背景技术
半双工(Half Duplex)通信为在一侧的发送期间另一侧接收的通信方式，更换传输方向。主从(Master/Slave)方式的传感器网络为代表例。当在串行(Serial)通信中进行多点(Multi-drop)方式的通信时，需要对通信线路进行仲裁(Arbitration)。在主从控制器通信的情况下，通常由主控制器负责执行此作用(Master Bus Arbitration)。但是，主控制器为了一次性接收多个从控制器的信息，也利用通过一次查询(Query)使多个从控制器响应的从总线仲裁(Slave Bus Arbitration)方法。在从总线仲裁(Slave Bus Arbitration)方法中，将半双工(Half Duplex)构成为多点(Multi-drop)，由此，当一个主控制器(mastercontroller)与多个从控制器(Slave controller)进行通信时，各个从控制器具有不同的ID，主控制器将ID适用于通信数据包来与各个从控制器进行通信。在此情况下，当没有主控制器的请求时，从控制器并不占用串行(Serial)通信线路，而是等待接收。
从总线仲裁(Slave Bus Arbitration)方法可以减少查询的次数来增加通信速度，但是各个响应(Response)数据包由头(header)和尾(tail)构成，从而，主控制器所需要的数据之外的要素所占据的比例依然庞大。详细地，一般的通信协议的数据包由头部区域、数据区域及尾部区域构成。头部区域为告知数据包开始的部分，尾部区域表示数据包的结束，根据情况，可用于验证完整性。例如，完整性验证可以利用检查和(Checksum)、CRC方式等。
再次回到从总线仲裁(Slave Bus Arbitration)方法，即使减少查询的次数来增加通信速度，主控制器也需要确认与响应从控制器数量相应的头部区域和尾部区域，数据之外的要素所占据的比例依然庞大。
本发明的背景技术公开在韩国授权专利第10-2013-0045690号中。
发明内容
技术问题
本发明提供在从总线仲裁方式中减少头部区域和尾部区域的发生次数来增加通信速度的有效的通信总线仲裁系统及方法。
本发明提供如下的有效的通信总线仲裁系统及方法，即，在从总线仲裁方式中，改善每当从控制器进行传输时反复发生的数据包来增加通信速度。
技术方案
根据本发明的一实施方式，本发明提供有效的通信总线仲裁系统。
本发明一实施例的有效的通信总线仲裁系统为多个从控制器根据所确定的优先级依次传输数据包的有效的通信总线仲裁系统，上述有效的通信总线仲裁系统可包括：一个以上的从控制器，具有各自的个别标识符(ID)；主控制器，将上述从控制器的标识符(ID)适用于通信数据包来进行通信；以及通信总线，通过多点方式连接上述主控制器和上述从控制器并收发数据包，上述从控制器根据所确定的顺序响应上述主机、从机，作为最优先级的第一从控制器传输包含头部区域和第一数据区域的数据包，第二从控制器至第N-1从控制器分别传输包含第二数据区域至第N-1数据区域的数据包，作为最后一个的第N从控制器传输包含第N数据区域和尾部区域的数据包。
根据本发明的另一实施方式，本发明提供有效的通信总线仲裁方法及记录有用于执行其的计算机程序的计算机可读记录介质。
在本发明一实施例的方法及记录介质中，多个从控制器根据所确定的优先级依次传输数据包的有效的通信总线仲裁方法可包括如下步骤：作为最优先级的第一从控制器传输包含头部区域和第一数据区域的数据包；第二从控制器至第N-1从控制器分别传输包含第二数据区域至第N-1数据区域的数据包；以及作为最后一个的第N从控制器传输包含第N数据区域和尾部区域的数据包。
发明的效果
根据本发明的一实施例，在从总线仲裁通信中可减少头部区域和尾部区域的发生次数来改善反复发生的数据包，从而实现有效且迅速的通信。
附图说明
图1为用于说明本发明一实施例的从总线通信方法的图。
图2及图3为用于说明本发明一实施例的有效的通信总线仲裁系统的图。
图4及图5为用于与本发明一实施例的有效的通信总线仲裁系统进行对比说明的现有的Sync Read数据包的结构图。
图6及图7为用于说明本发明一实施例的有效的通信总线仲裁系统的图。
图8为本发明一实施例的多个从控制器传输数据包的流程图。
具体实施方式
发明的最佳实施方式
本发明可施加多种变更，可具有多种实施例，在图中例示特定实施例并通过详细的说明对其进行详细说明。但是，这并非将本发明限定在特定的实施方式，而是应理解成包括本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同技术方案或代替技术方案。在说明本发明的过程中，在判断为对于相关的公知技术的具体说明使本发明的主旨不清楚的情况下，将省略对其的详细说明。通常，除非另有提及，否则在本说明书及发明要求保护范围中所使用的单数表达应被解释成“一个以上”的含义。
以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施例，在参照附图进行说明的过程中，对相同或对应的结构要素赋予相同的附图标记，并省略对其的重复说明。
图1为用于说明现有多点方式中的主总线通信方法的图。
参照图1，在主总线仲裁方式中，当主控制器向多个从控制器请求信息时，继续反复询问和回答各个从控制器。
相反，在本发明一实施例的从总线仲裁方式中，不需要主控制器在每个瞬间分配通信总线的占有权的步骤，主控制器传输并未特定子控制器的ID的指令数据包。作为对于这种指令数据包的响应，从控制器根据所确定的优先级占有通信总线来传输状态数据包。即，可通过一次的询问来使多个从控制器按所确定的优先级依次响应。从总线仲裁方式为在确认之前顺序从控制器的响应之后，下一顺序从控制器响应的方式，后顺序从控制器可按所确定的优先级等待自己响应的顺序并依次响应。与主控制器为了接收多个从控制器的响应，查询与从机的数量相应的数量，从而需要较长的搜索时间相比，在从总线仲裁方式中，通过一次查询来按所确定的优先级依次接收多个从控制器响应，从而可以缩减搜索时间。
图2及图3为用于说明本发明一实施例的有效的通信总线仲裁系统的图。
参照图2及图3，有效的通信总线仲裁系统10包括主控制器100、从控制器200及通信总线300。
主控制器100可以将从控制器200的标识符(ID)适用于通信数据包来与各个从控制器200进行通信。例如，主控制器100可利用从控制器200的标识符来确定从控制器200的响应顺序。
从控制器200形成多个，具有各自的标识符(ID)。若从控制器200从主控制器100接收包含标识符(ID)信息的通信数据包，则并非必须向主控制器100传输响应数据包，而是根据主机、从机100确定的顺序接收不同从控制器200的响应，等待自己应响应的顺序并进行响应。例如，多个从控制器200确认对于优先级为第m从机的数据包传输的响应之后，可以传输第m+1从机的数据包。主控制器100通过一次查询依次接收多个从控制器200的响应。
若将从控制器的响应数据包的结构简单地假设为头部区域+数据区域+尾部区间，则以往，多个从控制器分别均包括3个区域来构成数据包并传输。相反，当本发明一实施例的多个从控制器200传输响应数据包时，在最优先级的第一从控制器包括头部区域和数据区域，最后第N从控制器包括数据区域和尾部区域。第二从控制器至第N-1从控制器仅包括除头部区域和尾部区域之外的剩余区域。
通信总线300通过多点方式连接主控制器100与从控制器200来收发数据包。主控制器100和从控制器200通过通信总线300收发数据包并进行通信。通信总线300在多个从控制器200中确认传输对于优先级为第m从控制器的数据包传输的响应数据包之后，可向第m+1从控制器赋予通信总线300的使用权，以使从控制器200仅在自己的响应顺序传输数据包。
图4为用于与本发明一实施例的有效的通信总线仲裁系统进行对比说明的现有的Sync Read数据包的结构图。
参照图4的(a)部分，在从总线仲裁方式中所利用的数据包的结构利用从控制器200的标识符(ID)。主控制器100区分从控制器200的标识符(ID)来进行通信。在从总线仲裁方式中，为了有效地读取多个从控制器200的表信息来区分Sync Read和bulk Read数据包。
参照图4的(b)部分，在利用从总线仲裁方式的情况下，可以确认Sync Read的数据包。在现有的从总线仲裁方式中所使用的Sync Read数据包的结构在所有从控制器的数据包中反复呈现头部区域和大小(Size)、介绍(Introduction)、尾部区域(CRC)。与主控制器所需要的数据相比，用于构成数据包的要素所占据的比例极为庞大。即使通过从总线方式减少从控制器的搜索时间，用于构成数据包的要素所占据的比例依然庞大，从而需要传输比实际从控制器传输的数据更多量的数据包。
图5及图6为用于说明本发明一实施例的有效的总线仲裁系统的图。
参照图5，可以改善现有的Sync Read的数据包来提供更加有效且迅速的通信速度。
与图4的(b)部分相比，在得到改善的Sync Read数据包中，第一从控制器包括头部区域，最后第N从控制器包括尾部区域。头部区域为告知数据包开始的部分，尾部区域表示数据包的结束，根据情况，可用于验证完整性。例如，尾部区域可以为用于确认完整性的CRC区域。而且，第二从控制器至第N-1从控制器可以传输没有头部区域和尾部区域的数据包。若所有从控制器充分迅速响应而使延迟(Latency)时间小于暂停(Timeout)时间，则主控制器可以接收从头部连接到尾部的数据包。若实际实现得到改善的数据包通信，则第二从控制器确认第一从控制器的响应之后可以进行响应。在此情况下，需要确认多个从控制器发送的数据的完整性。因此，除最后的第N从控制器之外的各个从控制器可以在响应的数据包末端添加如检查和(Checksum)的用于确认完整性的区域。
参照图6，根据本发明一实施例的得到改善的Sync Read数据包(参照图3)，作为最优先级的第一从控制器包括协议上约定的头部区域和第一数据区域来传输。例如，第一从控制器可连接头部区域与第一数据区域来传输数据包。对于下一顺序的第二从控制器，若主控制器接收第一从控制器的响应，则可以直接传输第二数据区域。在此情况下，在第二从控制器并未构成头部区域。在最后的第N从控制器响应之前，第二从控制器至第N-1从控制器可以传输没有头部区域和尾部区域的数据包。作为最后的从控制器的第N从控制器包含第N数据区域和尾部区域来传输。例如，最后第N从控制器可以连接第N数据区域和尾部区域来传输。若以此依次连接多个从控制器传输的数据包，则在主控制器100的立场上，具有与如从一个从控制器接收的完整的数据包相同的结构，因此，可以使用与处理从1个从控制器接收的完整的数据包的方法相同的方法。只是，在从机与从数据包之间有可能发生的延迟(Latency)时间应小于协议上约定的暂停(Timeout)时间。
根据本发明的一实施例，若除最优先级的从控制器200和最后顺序的从控制器200之外，将由多个从控制器200传输的数据包仅由数据构成，则需要传输的整体数据包量将减少，从而可以提供更加有效且迅速的通信速度。
图7为本发明一实施例的有效的通信总线仲裁系统传输多个从控制器的响应数据包的流程图。
参照图7，多个从控制器的响应数据包并非必须包括头部区域和尾部区域。最优先级的第一从控制器数据包包括头部区域，最后的最终第N从控制器包括尾部区域。剩余从控制器并不包括头部区域和尾部区域。
在步骤S710中，有效的通信总线仲裁系统10使按最优先级响应的第一从控制器的数据包包括头部区域和数据区域来传输。
若完成第一从控制器的数据传输，则在步骤S720中，有效的通信总线仲裁系统10使按下一优先级响应的第二从控制器的数据包包括除头部区域之外的数据区域来传输。在此情况下，还可包括用于验证数据的完整性的完整性确认区域。
在步骤S730中，有效的通信总线仲裁系统依次反复进行步骤S720，直到达到最后的第N从控制器。若达到最后的第N从控制器，则执行步骤S740。
在步骤S740中，有效的通信总线仲裁系统10使按最终顺序响应的第N从控制器的数据包包括数据区域和尾部区域来传输。在此情况下，尾部区域可以包含能够验证完整性的信息。
有效的通信总线仲裁系统10的主控制器100可以接收从头部连接到尾部的数据包。
上述有效的总线仲裁方法可以体现为计算机可读介质上的计算机可读代码。例如，上述计算机可读记录介质可以为移动型记录介质(CD、DVD、蓝光光盘、USB存储装置、可移动硬盘)或固定式记录介质(ROM、RAM、计算机具备型硬盘)。记录在上述计算机可读记录介质的上述计算机程序通过互联网等网络可传输到其他计算装置并设置在上述其他计算装置，由此可以在上述其他计算装置中使用。
以上，即使说明成构成本发明的实施例的所有结构要素结合成一个或者结合来进行工作，本发明并不局限于这种实施例。即，只要在本发明的目的范围内，其所有结构要素也可以选择性地结合成一个以上来工作。
在附图中，多个工作按特定顺序示出，但不能解释成多个工作应按所示的特定顺序或依次执行或者执行所有所示的多个工作才可获得需要的结果。在特定情况下，多任务和并行处理也有可能有利。进而，在以上说明的实施例中，多种结构要素的分离不能被解释成必须进行这种分离，通常，说明的程序组件及系统可以一同合并成单个软件产品或者封装成多个软件产品。
以上，说明了本发明的实施例。本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解本发明在不超出本发明的本质特性的范围内可以体现为变形的形态。因此，所公开的实施例并非限定性实施例，而是用于说明本发明。本发明的范围通过发明要求保护范围呈现，而并非通过上述说明，与此等同的范围内的所有不同点均属于本发明的范围内。
发明的具体实施方式已在上述用于发明的最佳实施方式中一同记述。
产业上的可利用性
本发明涉及有效的总线仲裁系统及方法，在从总线仲裁通信中减少头部区域和尾部区域的发生次数来改善反复发生的数据包，从而可以实现有效且迅速的通信，因此存在产业上的可利用性。

Claims (10)

1.一种有效的通信总线仲裁系统，多个从控制器根据所确定的优先级依次传输数据包，其特征在于，
包括：
一个以上的从控制器，具有各自的个别标识符；
主控制器，将上述从控制器的标识符适用于通信数据包来进行通信；以及
通信总线，通过多点方式连接上述主控制器和上述从控制器并收发数据包，
上述从控制器根据所确定的顺序响应上述主机、从机，作为最优先级的第一从控制器传输包含头部区域和第一数据区域的数据包，第二从控制器至第N-1从控制器分别传输包含第二数据区域至第N-1数据区域的数据包，作为最后一个的第N从控制器传输包含第N数据区域和尾部区域的数据包。
2.根据权利要求1所述的有效的通信总线仲裁系统，其特征在于，还包括用于确定上述从控制器的数据包的完整性的区域。
3.根据权利要求1所述的有效的通信总线仲裁系统，其特征在于，当多个上述从控制器依次传输数据包时，在数据包传输之间发生的延迟时间小于协议上定义的暂停时间。
4.一种有效的通信总线仲裁方法，多个从控制器根据所确定的优先级依次传输数据包，其特征在于，包括如下步骤：
作为最优先级的第一从控制器传输包含头部区域和第一数据区域的数据包；
第二从控制器至第N-1从控制器分别传输包含第二数据区域至第N-1数据区域的数据包；以及
作为最后一个的第N从控制器传输包含第N数据区域和尾部区域的数据包。
5.根据权利要求4所述的有效的通信总线仲裁方法，其特征在于，多个上述从控制器依次传输数据包，在多个上述从控制器中确认对于优先级为第m从机的数据包传输的响应之后，传输作为下一顺序的第m+1从机的数据包。
6.根据权利要求4所述的有效的通信总线仲裁方法，其特征在于，当按顺序依次连接时，从多个上述从控制器接收的数据包具有包含头部区域、数据区域及尾部区域的完整的数据包结构，如同从一个从控制器接收的完整的数据包。
7.根据权利要求4所述的有效的通信总线仲裁方法，其特征在于，多个上述从控制器传输的数据包的数据区域还包含标识符、地址及大小。
8.根据权利要求4所述的有效的通信总线仲裁方法，其特征在于，在第二从控制器至第N-1从控制器分别传输包含第二数据区域至第N-1数据区域的数据包的步骤中，上述数据包还包含用于确认完整性的区域。
9.根据权利要求4所述的有效的通信总线仲裁方法，其特征在于，当多个上述从控制器依次传输数据包时，在数据包传输之间发生的延迟时间小于协议上定义的暂停时间。
10.一种计算机程序，其特征在于，执行根据权利要求4至9中任一项所述的有效的总线仲裁方法且记录在计算机可读记录介质。
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