CN114666007B - Uart通信方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种UART通信方法、装置、设备及存储介质，该方法包括生成第一帧，第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段；根据指令码，确定第一帧的发送模式；当第一帧的发送模式为应答发送模式时，发送第一帧后开始计时，以等待来自接收方的应答帧，第一帧携带有顺序编号和重发编号；当计时未结束且需要发送下一帧时，发送所述下一帧并重新开始计时，顺序编号加1，重发编号置0；当计时结束且未收到来自接收方的应答帧时，重新发送上一帧并重新开始计时，顺序编号保持不变，重发编号加1；当第一帧的发送模式为免应答发送模式时，发送第一帧。本发明在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。

Description

UART通信方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种UART通信方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在一些要求高可靠性的工业设备或医疗设备控制系统中，为了实现功能安全，通常需要部署两个以上微处理器。微处理器之间的通信通常采用异步收发器通信方案，即UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器)。UART是一种在计算机工业早期就已出现的通信技术，UART协议中数据帧的定义只有一个字节，而且UART协议的奇偶校验也只覆盖一个字节。但是，在部分应用场景中，例如腹膜透析控制系统，微处理器之间的通信可能出现丢包现象，从而无法确保通信的可靠性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明实施例提出一种UART通信方法、装置、设备及存储介质，旨在在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。

一方面，本发明实施例提供一种UART通信方法，包括：

生成第一帧，所述第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，所述指令字段用于指示待处理的指令码，所述数据字段用于指示待处理的数据，所述顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，所述重发编号字段用于指示帧的重发编号；

根据所述指令码，确定所述第一帧的发送模式；

当所述第一帧的发送模式为应答发送模式时，发送所述第一帧后开始计时，以等待来自接收方的应答帧，所述第一帧携带有顺序编号和重发编号；当计时未结束且需要发送下一帧时，发送所述下一帧并重新开始计时，所述顺序编号加1，所述重发编号置0；当计时结束且未收到所述应答帧时，重新发送上一帧并重新开始计时，所述顺序编号保持不变，所述重发编号加1；

当所述第一帧的发送模式为免应答发送模式时，发送所述第一帧。

根据本发明实施例的UART通信方法，至少具有如下有益效果：

本发明实施例根据指令码对确定第一帧的发送模式，对于需要高可靠性的数据可以通过应答发送模式来确保异步串行通信的可靠性，而对于不需要高可靠性的数据可以采用免应答发送模式来确保异步串行通信的效率，从而实现在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：对所述重发编号进行检测，当所述重发编号等于阈值时，执行报警动作。

根据本发明的一些实施例，所述第一帧的帧结构还包括头部字段、长度字段和校验字段，所述头部字段用于指示帧的开始，所述长度字段用于指示帧的长度，所述校验字段用于指示帧的校验码，所述生成第一帧，包括：

获取所述头部字段的数据、所述长度字段的数据、所述校验字段的数据、所述指令字段的数据、所述数据字段的数据、所述顺序编号字段的数据和所述重发编号字段的数据；

根据所述头部字段的数据、所述长度字段的数据、所述校验字段的数据、所述指令字段的数据、所述数据字段的数据、所述顺序编号字段的数据和所述重发编号字段的数据，生成所述第一帧。

根据本发明的一些实施例，所述第一帧的帧结构还包括模块字段，所述模块字段用于指示帧的发送方，所述生成第一帧，包括：

获取所述头部字段的数据、所述长度字段的数据、所述校验字段的数据、所述指令字段的数据、所述数据字段的数据、所述顺序编号字段的数据、所述重发编号字段的数据和所述模块字段的数据；

根据所述头部字段的数据、所述长度字段的数据、所述校验字段的数据、所述指令字段的数据、所述数据字段的数据、所述顺序编号字段的数据、所述重发编号字段的数据和所述模块字段的数据，生成所述第一帧。

另一方面，本发明实施例提供一种UART通信方法，包括：

接收到来自发送方的第一帧，所述第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，所述指令字段用于指示待处理的指令码，所述数据字段用于指示待处理的数据，所述顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，所述重发编号字段用于指示帧的重发编号；

根据所述指令码，确定所述第一帧的接收模式；

当所述第一帧的接收模式为应答接收模式时，向所述发送方返回应答帧，其中所述应答帧携带有所述第一帧的顺序编号；

当所述第一帧的接收模式为免应答接收模式时，无需向所述发送方返回应答帧。

本发明实施例根据指令码对确定第一帧的接收模式，对于需要高可靠性的数据可以通过应答接收模式来确保异步串行通信的可靠性，而对于不需要高可靠性的数据可以采用免应答接收模式来确保异步串行通信的效率，从而实现在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。

根据本发明的一些实施例，所述向所述发送方返回应答帧，包括：

获取上一帧的顺序编号以及所述第一帧的顺序编号；

根据所述上一帧的顺序编号以及所述第一帧的顺序编号，确定顺序编号变化值；

当所述顺序编号变化值不等于零时，向所述发送方返回应答帧。

根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：

获取所述顺序编号变化值和重发编号；

当所述顺序编号变化值等于1且所述重发编号大于0时，将当前通信的信道健康度确定第一级；

当所述顺序编号变化值等于0且所述重发编号大于0时，将当前通信的信道健康度确定为第二级；

当所述顺序编号变化值小于0或大于1时，将当前通信的信道健康度确定为第三级。

根据本发明的一些实施例，所述第一帧的帧结构还包括头部字段、长度字段和校验字段，所述头部字段用于指示帧的开始，所述长度字段用于指示帧的长度，所述校验字段用于指示帧的校验码；所述接收到来自发送方的第一帧之后，还包括：

获取所述头部字段的数据、所述长度字段的数据和所述校验字段的数据；

根据所述头部字段的数据和所述长度字段的数据对所述第一帧进行匹配，确定所述第一帧是否为合格帧；

当所述第一帧为合格帧时，根据所述校验字段的数据，对所述第一帧进行校验。

根据本发明的一些实施例，所述第一帧的帧结构还包括模块字段，所述模块字段用于指示帧的发送方；所述接收到来自发送方的第一帧之后，还包括：

获取所述模块字段的数据；

根据所述模块字段的数据对所述第一帧进行匹配，确定所述第一帧是否为合格帧；

当所述第一帧为非合格帧时，丢弃所述第一帧。

另一方面，本发明实施例提供一种UART通信装置，包括：

生成模块，用于生成第一帧，所述第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，所述指令字段用于指示待处理的指令码，所述数据字段用于指示待处理的数据，所述顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，所述重发编号字段用于指示帧的重发编号；

第一确定模块，用于根据所述指令码，确定所述第一帧的发送模式；

发送模块，用于当所述第一帧的发送模式为应答发送模式时，发送所述第一帧后开始计时，以等待来自接收方的应答帧，所述第一帧携带有顺序编号和重发编号；当计时未结束且需要发送下一帧时，发送所述下一帧并重新开始计时，所述顺序编号加1，所述重发编号置0；当计时结束且未收到所述应答帧时，重新发送上一帧并重新开始计时，所述顺序编号保持不变，所述重发编号加1；当所述第一帧的发送模式为免应答发送模式时，发送所述第一帧。

另一方面，本发明实施例提供一种UART通信装置，包括：

接收模块，用于接收到来自发送方的第一帧，所述第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，所述指令字段用于指示待处理的指令码，所述数据字段用于指示待处理的数据，所述顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，所述重发编号字段用于指示帧的重发编号；

第二确定模块，用于根据所述指令码，确定所述第一帧的接收模式；

应答模块，用于当所述第一帧的接收模式为应答接收模式时，向所述发送方返回应答帧，其中所述应答帧携带有所述第一帧的顺序编号；当所述第一帧的接收模式为免应答接收模式时，无需向所述发送方返回应答帧。

又一方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括处理器以及与所述处理器耦接的存储器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器执行所述存储器存储的所述程序指令时实现上述的UART通信方法。

再一方面，本发明实施例提供一种存储介质，所述存储介质内存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现能够实现上述的UART通信方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的UART通信方法的步骤流程图之一；

图2是本发明实施例的UART通信方法的步骤流程图之二；

图3是本发明实施例的UART通信方法的步骤流程图之三；

图4是本发明实施例的UART通信装置的原理框图之一；

图5是本发明实施例的UART通信装置的原理框图之二；

图6是本发明实施例的电子设备的原理框图；

图7是本发明实施例的存储介质的原理框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特有的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。在本后续的描述中，对方法步骤的连续标号是为了方便审查和理解，结合本发明的整体技术方案以及各个步骤之间的逻辑关系，调整步骤之间的实施顺序并不会影响本发明技术方案所达到的技术效果。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参照图1，本实施例公开了一种UART通信方法，该方法包步骤S110～S130。下面对各个步骤的详细内容进行讨论：

S110、生成第一帧，第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，指令字段用于指示待处理的指令码，数据字段用于指示待处理的数据，顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，重发编号字段用于指示帧的重发编号。

S120、根据指令码，确定第一帧的发送模式。

S130、当第一帧的发送模式为应答发送模式时，发送第一帧后开始计时，以等待来自接收方的应答帧，第一帧携带有顺序编号和重发编号；当计时未结束且需要发送下一帧时，发送所述下一帧并重新开始计时，顺序编号加1，重发编号置0；当计时结束且未收到来自接收方的应答帧时，重新发送上一帧并重新开始计时，顺序编号保持不变，重发编号加1；

S140、当第一帧的发送模式为免应答发送模式时，发送第一帧。

为了便于理解本实施例的UART通信方法，本实施例以腹膜透析设备为应用示例进行举例说明，但值得理解的是，本实施例的UART通信方法不仅可应用在腹膜透析设备上，还可以应用于其它要求高可靠性的工业设备上，例如工业机器人。腹膜透析设备通常具备温度监测、温度控制、流量监测、流量控制、腹透液剩余量监测等多项功能。为了确保腹膜透析的安全性，腹膜透析设备中通常部署多个微处理器，例如第一微处理器、第二微处理器和第三微处理器，第一微处理器用于负责温度监测和温度控制等功能，第二微处理器用于负责流量监测、流量控制和腹透液剩余量监测等功能，第三微处理器用于对第一微处理器和第二微处理器进行协调控制。为了确保各个微处理器能够准确地实现对应的功能，需要确保微处理器发送的指令或数据在通信过程中的高可靠性。

为此，腹膜透析设备中的微处理器可以采用应答发送模式来发送数据，其中，应答发送模式是指发送方发送数据后，需要监听接收方返回的应答帧来确保数据发送成功。应答发送模式可以在一定程度避免数据丢失，提高数据传输的可靠性。然而，在实际应用中发现，采用应答发送模式虽然可以确保数据传输的可靠性，但降低了数据传输的效率，使数据传输具有较高的延时，难以满足实际应用的需求。

为了兼顾数据传输的可靠性和数据的传输效率，在进一步的研究过程中发现，在腹膜透析设备中，通信数据主要可以分为两类：定期发送的数据和随机发送的数据。其中，定期发送的数据是指温度传感器或流量传感器等具有固定采用采样周期的传感设备定期上传的监测数据，而随机发送的数据，又称为不定期发送的数据，是指发送时间不确定的数据，例如温度控制指令、阻流夹控制(流量控制)指令或传感器校准指令等。对于定期发送的数据，其发送周期短，且属于频繁发送的数据，即使在传输过程中出现偶发丢包现象也不会导致通信双方出现通信失步的问题，例如，对于温度监测数据而言，在1秒内进行多次采样并上传数据，如此，在前后两个帧数据中，温度监测数据可能具有相等的温度数值，或者，温度数值在误差范围内，即使在数据传输的过程中偶然丢包，也不会影响数据接收的连续性。即使温度数值发生突变，由于数据发送周期短，可以很快地通过后续的其它帧进行补充。基于此，对于定期发送的数据，本实施例采用免应答发送模式，即在数据传输过程中，发送方无需等待接收方反馈的应答帧，有利于降低通信负荷，从而提高数据传输效率。相比于定期发送的数据，随机发送的数据的数据量较小，如果在数据传输过程中出现丢包现象，可能会影响数据的连续性，因此，对于随机发送的数据，采用应答发送模式进行发送，以提高数据传输的可靠性。

为了能够区分定期发送的数据和随机发送的数据，本实施例在帧结构中引入指令字段和数据字段，其中，通过指令字段可以识别当前通信的帧需要执行何种操作，例如，在指令字段为0的情况下，不执行任何操作；在指令字段为1的情况下，执行上传温度数据的操作；在指令字段为2的情况下，执行温度调整的操作等。而数据字段则用于指示待处理的数据，例如，在指令字段为1的情况下，上传的温度数据即存放在数据字段中，又例如，在指令字段为2的情况下，温度调整后的参数即存放在数据字段中。通过指令字段和数据字段的配合，可以实现帧分类，例如，在第一帧的指令字段为1的情况下，可以确定第一帧为定期频繁发送的温度数据，将第一帧的发送模式确定为免应答发送模式；在第一帧的指令字段为2的情况下，可以确定第一帧为随机发送的数据，将应答帧的发送模式确定为应答发送模式。需要说明的是，在进行数据发送时，不同指令字段的帧可以同时发送，例如，为指令字段为1的帧配置第一寄存器；为指令字段为2的帧配置第二寄存器，如此，第一寄存器和第二寄存器可以分别缓存和发送对应指令字段的帧数据。

本实施例根据指令码对确定第一帧的发送模式，对于需要高可靠性的数据可以通过应答发送模式来确保异步串行通信的可靠性，而对于不需要高可靠性的数据可以采用免应答发送模式来确保异步串行通信的效率，从而实现在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。

为了能够应对随机发送的数据在传输过程中发生的丢包问题，本实施例提供一种数据重发机制。具体的，第一帧的帧结构包括顺序编号字段和重发编号字段，在应答发送模式下，为了获取数据接收的情况，发送方在发送第一帧后，设置计时窗口，用以进行计时。对于指令字段数据相同的帧，当计时未结束且需要发送下一帧时，直接发送下一帧并重新开始计时，而无需接收到来自接收方的应答帧，例如，第一帧用于指示将温度由35℃调整至37℃，第一帧被发送后，且在计时未结束的情况下，需要通过下一帧将温度重新调整至38℃。由于前后两帧之间的时间间隔非常短，温度由35℃调整至37℃后再调整至38℃以及温度直接由35℃调整至38℃，这两种调整方式无实质差别，因此，对于指令字段数据相同的帧，可以在预设的计时时间内连续发送多帧，有利于提高数据传输效率，接收方只需对最后一帧进行响应，以返回应答帧，有利于降低响应负荷，其中，应答帧中携带有帧的顺序编号，例如，第一帧的顺序编号为2时，应答帧的顺序编号也为2，用以表示当前的数据传输未出现丢包现象。在计时结束且未收到来自接收方的应答帧的情况下，表示当前的数据传输可能出现丢包现象，发送方重新发送第一帧，其中，顺序编号保持不变，重发编号加1，可以使接收方知道当前帧为重发的帧。需要说明的是，接收方只有在帧的顺序编号发生改变时才进行业务逻辑的响应处理，例如，上一帧的顺序编号为1，当前帧的顺序编号为2，此时，帧的顺序编号发生改变，可以对当前帧进行业务逻辑的响应处理；又例如，上一帧的顺序编号为2，当前帧的顺序编号也为2，则说明当前帧可能是重新发送的帧，为了避免重复进行业务逻辑的响应而导致出错，可以对重复接收的帧进行丢弃。

本实施例的方法还包括步骤：对重发编号进行检测，当重发编号等于阈值时，执行报警动作。

例如，本实施例通过顺序编号和重发编号进行配合，可以用于对信道的健康度进行评估。例如在正常情况下，发送方发送的新指令或接收方接收的新指令，其顺序编号加1，重发编号置0，但可能存在以下异常情况：

a、若顺序编号加1，且重发编号非0，则说明数据传输出现轻微丢包现象，丢包的数量等于重发编号的数值，但丢包问题已被重发机制所解决，所以没有产生危害，危害等级可以评定为a级，将当前通信的信道健康度确定为第一级；

b、若顺序编号不变，且重发编号非0，则说明数据传输出现丢包现象，但对应的帧已被接收方接收并处理，所以没有产生危害，危害等级可以评定为b级，将当前通信的信道健康度确定为第二级；

c、若顺序编号变小或变化值大于1，则说明出现数据传输严重丢包现象，且重发机制已不能解决丢包问题，发送方和接收方均已不能保证状态的一致性，危害等级可以评定为c级，将当前通信的信道健康度确定为第三级，接收方可以触发报警及保护措施。

其中，对于a级和b级的情况，在重发编号累加达到阈值的情况下，执行报警动作，例如发出报警、停止当前动作或执行预设的保护动作等，使通信双方可以容忍一定程度的丢包，在通信协议层面实现自恢复，从而提高通信信道的健壮性。而当信道干扰过大而导致严重丢包时，通信双方能够及时触发报警及保护措施，避免危害扩大，有利于提高腹膜透析设备的使用安全性。值得理解的是，对于定期发送的数据，其数据发送模式为免应答发送模式，即使出现丢包现象也无需进行重新发送，因此，在定期发送的数据中，重发编号始终保持为0。

在本实施例中，第一帧的帧结构还包括头部字段、长度字段和校验字段，头部字段用于指示帧的开始，长度字段用于指示帧的长度，校验字段用于指示帧的校验码。步骤S110中，生成第一帧包括：

S111、获取头部字段的数据、长度字段的数据、校验字段的数据、指令字段的数据、数据字段的数据、顺序编号字段的数据和重发编号字段的数据；

S112、根据头部字段的数据、长度字段的数据、校验字段的数据、指令字段的数据、数据字段的数据、顺序编号字段的数据和重发编号字段的数据，生成第一帧。

为了确保数据传输的可靠性，帧结构中通常设置有校验字段，但由于常规的UART协议的帧结构只有一个字节，UART协议提供的奇偶校验也只覆盖一个字节。然而，在腹膜透析设备中，微处理器之间的通信指令包或数据包一般是多字节的，因此，本实施例的校验字段采用循环冗余校验码，例如CRC-8、CRC-16等，可以覆盖多个字节，在协议层面解决校验问题，而无需改变通信的硬件结构。发送方在发送指令或数据时，对指令或数据进行封装，以得到指令包或数据包，需要说明的是，本实施例涉及的指令包和数据包具有相同的帧结构，在通常情况下指令包侧重于封装指令及其指令参数，例如在指令字段为2的情况下，表示当前指令为温度调整指令，温度调整指令的具体参数存放在数据字段中；而数据包则侧重于封装普通数据，例如在指令字段为1的情况下，表示当前为上传温度数据，温度数据的具体数据存放在数据字段中。接收方在收到指令包或数据包时，对指令包或数据包的头部字段和长度字段进行匹配，若匹配通过，则对指令包或数据包的校验字段进行校验，以确定指令包或数据包的完整性；若匹配失败，则丢弃指令包或数据包，以接收下一个数据包，有利于避免信道阻塞，从而提高数据传输效率。

在一个复杂的系统中，通常是多方通信的。为了对发送方进行识别，第一帧的帧结构还包括模块字段，模块字段用于指示帧的发送方，步骤S110中，生成第一帧，包括步骤：

S113、获取取头部字段的数据、长度字段的数据、校验字段的数据、指令字段的数据、数据字段的数据、顺序编号字段的数据、重发编号字段的数据和模块字段的数据；

S114、根据头部字段的数据、长度字段的数据、校验字段的数据、指令字段的数据、数据字段的数据、顺序编号字段的数据、重发编号字段的数据和模块字段的数据，生成第一帧。

例如，在腹膜透析设备中设置有第一微处理器、第二微处理器和第三微处理器，其中，当模块字段为1时，表示帧的发送方为第一微处理器；当模块字段为2时，表示帧的发送方为第二微处理器；当模块字段为3时，表示帧的发送方为第三微处理器，如此类推，通过模块字段来指示帧的发送方，可以使多个微处理器共用通信总线，降低硬件设计难度以及节省硬件成本。

请参照图2，本实施例还提供一种UART通信方法，该方法包括步骤S210～S230，下面对各个步骤的内容进行详细讨论。

S210、接收到来自发送方的第一帧，第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，指令字段用于指示待处理的指令码，数据字段用于指示待处理的数据，顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，重发编号字段用于指示帧的重发编号；

S220、根据指令码，确定第一帧的接收模式；

S230、当第一帧的接收模式为应答接收模式时，向发送方返回应答帧，其中应答帧携带有第一帧的顺序编号；

S240、当第一帧的接收模式为免应答接收模式时，无需向发送方返回应答帧。

在一个通信系统中，通信的双方或多方具有对等地位，在正常情况下，接收方接收到的帧与发送方发送的帧是相同的，因此，为了避免赘述，第一帧的详细内容可参照前文的讨论。与第一帧的发送模式相对应的，接收方在接收到第一帧后，需要根据指令码，确定第一帧的接收模式，例如免应答接收模式或应答接收模式。在免应答接收模式下，接收方仅需要进行帧接收，而无需向发送方返回应答帧；在应答接收模式下，接收方需要向发送方返回应答帧，以提高数据传输的可靠性。

本实施例根据指令码对确定第一帧的接收模式，对于需要高可靠性的数据可以通过应答接收模式来确保异步串行通信的可靠性，而对于不需要高可靠性的数据可以采用免应答接收模式来确保异步串行通信的效率，从而实现在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。

在本实施例中，步骤S230中，向发送方返回应答帧，包括：

S231、获取上一帧的顺序编号以及第一帧的顺序编号；

S232、根据上一帧的顺序编号和第一帧的顺序编号，确定顺序编号变化值；

S233、当顺序编号变化值不等于零时，向发送方返回应答帧。

例如，上一帧的顺序编号为1，当前帧的顺序编号为2，此时，帧的顺序编号发生改变，即顺序编号变化值不等于零，可以对当前帧进行业务逻辑的响应处理，以返回应答帧；又例如，上一帧的顺序编号为2，当前帧的顺序编号也为2，顺序编号变化值等于零，则说明当前帧可能是发送方重新发送的帧，为了避免重复进行业务逻辑的响应而导致出错，可以对重复接收的帧进行丢弃。需要说明的是，在初始化状态下，上一帧的顺序编号为0。

在本实施例中，本实施例的方法还包括：

S241、获取顺序编号变化值和重发编号；

S242、当顺序编号变化值等于1且重发编号大于0时，将当前通信的信道健康度确定第一级，即顺序编号加1，且重发编号非0，说明数据传输出现轻微丢包现象，丢包的数量等于重发编号的数值，但丢包问题已被重发机制所解决，所以没有产生危害；

S243、当顺序编号变化值等于0且重发编号大于0时，将当前通信的信道健康度确定为第二级，即顺序编号不变，且重发编号非0，则说明数据传输出现丢包现象，但对应的帧已被接收方接收并处理，所以没有产生危害；

S244、当顺序编号变化值的绝对值大于1时，将当前通信的信道健康度确定为第三级，即顺序编号变小或变化值大于1，则说明出现数据传输严重丢包现象，且重发机制已不能解决丢包问题，发送方和接收方均已不能保证状态的一致性，接收方可以执行报警动作，例如发出报警、停止当前动作或执行预设的保护动作等。

如前文所讨论的，本实施例通过顺序编号和重发编号进行配合，可以用于对信道的健康度进行评估。通信双方可以容忍一定程度的丢包，在通信协议层面实现自恢复，从而提高通信信道的健壮性。而当信道干扰过大而导致严重丢包时，通信双方能够及时触发报警及保护措施，避免危害扩大，有利于提高腹膜透析设备的使用安全性。

第一帧的帧结构还包括头部字段、长度字段和校验字段，头部字段用于指示帧的开始，长度字段用于指示帧的长度，校验字段用于指示帧的校验码，步骤S210中，接收来自发送方的第一帧之后，还包括：

S211、获取头部字段的数据、长度字段的数据和校验字段的数据；

S212、根据头部字段的数据和长度字段的数据对第一帧进行匹配，确定第一帧是否为合格帧；

S213、当第一帧为合格帧时，根据校验字段的数据，对第一帧进行校验。

其中校验码采用循环冗余校验码，可以覆盖多个字节，在协议层面解决校验问题，而无需改变通信的硬件结构。

第一帧的帧结构还包括模块字段，模块字段用于指示帧的发送方，步骤S210中，接收来自发送方的第一帧之后，还包括：

S214、获取模块字段的数据；

S215、根据模块字段的数据对第一帧进行匹配，确定第一帧是否为合格帧；

S216、当第一帧为非合格帧时，丢弃第一帧。

通过模块字段来指示帧的发送方，可以使多个微处理器共用通信总线，降低硬件设计难度以及节省硬件成本。

为了便于理解本实施例的UART通信方法，下面结合表1示出的帧结构和图3对本实施例的UART通信方法在发送方和接收方的通信过程进行讨论。

Byte0

Byte1

Byte2

Byte3

Byte4

Byte5

Byte6～(N-3)

Byte(N-2)～(N-1)

Header

Length

Module

Command

SN

Repeat

Data

CRC

表1

在表1中，Header表示头部字段，Length表示长度字段，Module表示模块字段，Command表示指令字段，SN表示顺序编号字段，Repeat表示重发编号字段，Data表示数据字段，CRC表示校验字段。

请参照图3，当发送方需要发送指令时，发送方生成第一帧，第一帧的帧结构如表1所示，其中指令码封装在第一帧的指令字段，指令参数封装在第一帧的数据字段；

发送方根据第一帧的指令码，确定第一帧的发送模式；

当第一帧的发送模式为应答发送模式时，发送方发送第一帧后开始计时；

接收方接收到第一帧后，根据第一帧的头部字段、长度字段和校验字段进行校验，校验通过后获取第一帧的指令码；

接收方根据第一帧的指令码，确定第一帧的接收模式，其中，第一帧的发送模式与接收模式为相互适配的模式；

当第一帧的接收模式为应答接收模式时，接收方向发送方返回应答帧，其中，应答帧的顺序编号与第一帧的顺序编号相同，以确保发送方和接收方能够接收到相同的数据；

当发送方计时未结束且需要发送下一帧时，发送下一帧并重新开始计时，其中，与当前帧相比，下一帧的顺序编号加1，重发编号置0；

当发送方计时结束且未能接收到来自接收方的应答帧时，表示当前信道可能出现异常，因此，发送方重新发送上一帧，其中，帧的顺序编号保持不变，重发编号加1。

接收方在顺序编号发生变化的情况下，对第一帧进行响应处理，若顺序编号未发生改变，则表示当前帧可能时重新发送的重复帧，可以丢弃。

发送方和接收方均可以根据第一帧的的顺序编号和重发编号来对信道的健康度进行评估。在部分应用中，在重发编号大于或等于阈值的情况下，发送方和接收方均可以执行报警动作，以提高安全性。

请参照图4，本实施例还提供一种UART通信装置，包括生成模块410、第一确定模块420和发送模块430，其中，

生成模块410用于生成第一帧，第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，指令字段用于指示待处理的指令码，数据字段用于指示待处理的数据，顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，重发编号字段用于指示帧的重发编号；

第一确定模块420用于根据指令码，确定第一帧的发送模式；

发送模块430用于当第一帧的发送模式为应答发送模式时，发送第一帧后开始计时，以等待来自接收方的应答帧，第一帧携带有顺序编号和重发编号；当计时未结束且需要发送下一帧时，发送下一帧并重新开始计时，其中，顺序编号加1，重发编号置0；当计时结束且未收到来自接收方的应答帧时，重新发送上一帧并重新开始计时，其中，顺序编号保持不变，重发编号加1；当第一帧的发送模式为免应答发送模式时，发送第一帧。

本实施例根据指令码对确定第一帧的发送模式，对于需要高可靠性的数据可以通过应答发送模式来确保异步串行通信的可靠性，而对于不需要高可靠性的数据可以采用免应答发送模式来确保异步串行通信的效率，从而实现在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。

希望理解的是，为了避免赘述，本实施例的UART通信装置中未涉及的内容可参照上文的UART通信方法。

请参照图5，本实施例还提供一种UART通信装置，包括接收模块510、第二确定模块520和应答模块530，其中

接收模块510用于接收到来自发送方的第一帧，第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，指令字段用于指示待处理的指令码，数据字段用于指示待处理的数据，顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，重发编号字段用于指示帧的重发编号；

第二确定模块520用于根据指令码，确定第一帧的接收模式；

应答模块530用于当第一帧的接收模式为应答接收模式时，向发送方返回应答帧，其中应答帧携带有第一帧的顺序编号；当第一帧的接收模式为免应答接收模式时，无需向所述发送方返回应答帧。

本实施例根据指令码对确定第一帧的发送模式，对于需要高可靠性的数据可以通过应答发送模式来确保异步串行通信的可靠性，而对于不需要高可靠性的数据可以采用免应答发送模式来确保异步串行通信的效率，从而实现在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。

希望理解的是，为了避免赘述，本实施例的UART通信装置中未涉及的内容可参照上文的UART通信方法。

请参照图6，本实施例还提供一种电子设备，包括处理器610以及与处理器610耦接的存储器620，存储器620存储有可被处理器610执行的程序指令，处理器610执行存储器620存储的程序指令时实现上述的UART通信方法。其中，处理器610还可以称为CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)。处理器610可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器610还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器，或者，通用处理器还可以是任何常规的处理器等。

本实施例根据指令码对确定第一帧的发送模式，对于需要高可靠性的数据可以通过应答发送模式来确保异步串行通信的可靠性，而对于不需要高可靠性的数据可以采用免应答发送模式来确保异步串行通信的效率，从而实现在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。。

请参照图7，本实施例还提供一种存储介质，存储介质内存储有程序指令710，程序指令710被处理器执行时实现能够实现上述的UART通信方法。

本实施例根据指令码对确定第一帧的发送模式，对于需要高可靠性的数据可以通过应答发送模式来确保异步串行通信的可靠性，而对于不需要高可靠性的数据可以采用免应答发送模式来确保异步串行通信的效率，从而实现在确保通信效率的基础上提高异步串行通信的可靠性。。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质(简称存储介质)上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机可读介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (13)

1.一种UART通信方法，其特征在于，包括：

生成第一帧，所述第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，所述指令字段用于指示待处理的指令码，所述数据字段用于指示待处理的数据，所述顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，所述重发编号字段用于指示帧的重发编号；

根据所述指令码，确定所述第一帧的发送模式；

当所述第一帧的发送模式为应答发送模式时，发送所述第一帧后开始计时，以等待来自接收方的应答帧，所述第一帧携带有顺序编号和重发编号；当计时未结束且需要发送下一帧时，发送所述下一帧并重新开始计时，所述顺序编号加1，所述重发编号置0；当计时结束且未收到所述应答帧时，重新发送上一帧并重新开始计时，所述顺序编号保持不变，所述重发编号加1；

当所述第一帧的发送模式为免应答发送模式时，发送所述第一帧。

2.根据权利要求1所述的UART通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述重发编号进行检测，当所述重发编号等于阈值时，执行报警动作。

3.根据权利要求1所述的UART通信方法，其特征在于，所述第一帧的帧结构还包括头部字段、长度字段和校验字段，所述头部字段用于指示帧的开始，所述长度字段用于指示帧的长度，所述校验字段用于指示帧的校验码，所述生成第一帧，包括：

获取所述头部字段的数据、所述长度字段的数据、所述校验字段的数据、所述指令字段的数据、所述数据字段的数据、所述顺序编号字段的数据和所述重发编号字段的数据；

根据所述头部字段的数据、所述长度字段的数据、所述校验字段的数据、所述指令字段的数据、所述数据字段的数据、所述顺序编号字段的数据和所述重发编号字段的数据，生成所述第一帧。

4.根据权利要求3所述的UART通信方法，其特征在于，所述第一帧的帧结构还包括模块字段，所述模块字段用于指示帧的发送方，所述生成第一帧，包括：

获取所述头部字段的数据、所述长度字段的数据、所述校验字段的数据、所述指令字段的数据、所述数据字段的数据、所述顺序编号字段的数据、所述重发编号字段的数据和所述模块字段的数据；

根据所述头部字段的数据、所述长度字段的数据、所述校验字段的数据、所述指令字段的数据、所述数据字段的数据、所述顺序编号字段的数据、所述重发编号字段的数据和所述模块字段的数据，生成所述第一帧。

5.一种UART通信方法，其特征在于，包括：

接收到来自发送方的第一帧，所述第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，所述指令字段用于指示待处理的指令码，所述数据字段用于指示待处理的数据，所述顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，所述重发编号字段用于指示帧的重发编号；

根据所述指令码，确定所述第一帧的接收模式；

当所述第一帧的接收模式为应答接收模式时，向所述发送方返回应答帧，其中所述应答帧携带有所述第一帧的顺序编号；

当所述第一帧的接收模式为免应答接收模式时，无需向所述发送方返回应答帧。

6.根据权利要求5所述的UART通信方法，其特征在于，所述向所述发送方返回应答帧，包括：

获取上一帧的顺序编号以及所述第一帧的顺序编号；

根据所述上一帧的顺序编号和所述第一帧的顺序编号，确定所述顺序编号变化值；

当所述顺序编号变化值不等于零时，向所述发送方返回应答帧。

7.根据权利要求6所述的UART通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述顺序编号变化值和重发编号；

当所述顺序编号变化值等于1且所述重发编号大于0时，将当前通信的信道健康度确定第一级；

当所述顺序编号变化值等于0且所述重发编号大于0时，将当前通信的信道健康度确定为第二级；

当所述顺序编号变化值小于0或大于1时，将当前通信的信道健康度确定为第三级。

8.根据权利要求7所述的UART通信方法，其特征在于，所述第一帧的帧结构还包括头部字段、长度字段和校验字段，所述头部字段用于指示帧的开始，所述长度字段用于指示帧的长度，所述校验字段用于指示帧的校验码；所述接收到来自发送方的第一帧之后，还包括：

获取所述头部字段的数据、所述长度字段的数据和所述校验字段的数据；

根据所述头部字段的数据和所述长度字段的数据对所述第一帧进行匹配，确定所述第一帧是否为合格帧；

当所述第一帧为合格帧时，根据所述校验字段的数据，对所述第一帧进行校验。

9.根据权利要求8所述的UART通信方法，其特征在于，所述第一帧的帧结构还包括模块字段，所述模块字段用于指示帧的发送方；所述接收到来自发送方的第一帧之后，还包括：

获取所述模块字段的数据；

根据所述模块字段的数据对所述第一帧进行匹配，确定所述第一帧是否为合格帧；

当所述第一帧为非合格帧时，丢弃所述第一帧。

10.一种UART通信装置，其特征在于，包括：

生成模块，用于生成第一帧，所述第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，所述指令字段用于指示待处理的指令码，所述数据字段用于指示待处理的数据，所述顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，所述重发编号字段用于指示帧的重发编号；

第一确定模块，用于根据所述指令码，确定所述第一帧的发送模式；

发送模块，用于当所述第一帧的发送模式为应答发送模式时，发送所述第一帧后开始计时，以等待来自接收方的应答帧，所述第一帧携带有顺序编号和重发编号；当计时未结束且需要发送下一帧时，发送所述下一帧并重新开始计时，所述顺序编号加1，所述重发编号置0；当计时结束且未收到所述应答帧时，重新发送上一帧并重新开始计时，所述顺序编号保持不变，所述重发编号加1；当所述第一帧的发送模式为免应答发送模式时，发送所述第一帧。

11.一种UART通信装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收到来自发送方的第一帧，所述第一帧的帧结构包括指令字段、数据字段、顺序编号字段和重发编号字段，所述指令字段用于指示待处理的指令码，所述数据字段用于指示待处理的数据，所述顺序编号字段用于指示帧的顺序编号，所述重发编号字段用于指示帧的重发编号；

第二确定模块，用于根据所述指令码，确定所述第一帧的接收模式；

应答模块，用于当所述第一帧的接收模式为应答接收模式时，向所述发送方返回应答帧，其中所述应答帧携带有所述第一帧的顺序编号；当所述第一帧的接收模式为免应答接收模式时，无需向所述发送方返回应答帧。

12.一种电子设备，包括处理器以及与所述处理器耦接的存储器，其特征在于，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器执行所述存储器存储的所述程序指令时实现根据权利要求1至9任意一项所述的UART通信方法。

13.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质内存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时能够实现根据权利要求1至9任意一项所述的UART通信方法。

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