CN114885046B - 一种scp串行通信协议的可靠高效解析方法 - Google Patents

一种scp串行通信协议的可靠高效解析方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种SCP串行通信协议的可靠高效解析方法，所述方法为使用SCP串行通信协议中规定的最低频时钟125KHz去正确解析协议传输数据。本发明采用最低频时钟125KHz去正确解析协议传输数据，能够解决现有常用解析方法中用高频时钟去采样传输数据需要消耗更多功耗和面积的问题，从而节省硬件设计的功耗和面积。

Description

一种SCP串行通信协议的可靠高效解析方法
技术领域
本发明涉及SCP串行通信协议的解析技术领域，具体而言，涉及一种SCP串行通信协议的可靠高效解析方法。
背景技术
异步串行通信在接收过程中很容易造成误差累积，特别是针对连续多个相同电平的数据传输（0xFF或者0x00）。对于高速串行通信协议可以通过修改编码的方式，例如使用NRZI（非递归零）方式，连续多个相邻比特相同时会强制翻转。对于SCP（SmartChargeProtocol）协议是通过握手信令（handshakeping）脉冲实现同步，并在两个传输字节间插入标识信息用于校正，单个传输字节包含8比特数据和1比特奇校验位，如图1所示，图中tb（timeperbit）表示每个比特所占用的时间。
根据协议规定，接收的从端握手信令（Slavehandshakeping）同步结果会被用于解析单个字节数据位（16个数据位宽度与一个从端信令（slaveping）宽度相同，存在±3.5%的误差），在实际通信中，连续电平相同的数据位个数并不是固定的（2~8之间任意值）。这会给解析数据造成很多麻烦(在连续多比特电平相同后出现沿边跳变的位置不确定，若前面连续多字节存在多余的时间会累积到沿变化位置，或者前面连续时间宽度不足占用了后面比特位的时间)，现有常用解析方法是用高频时钟去采样传输数据，这种设计需要消耗更多功耗和面积。
发明内容
本发明旨在提供一种SCP串行通信协议的可靠高效解析方法，以解决现有常用解析方法中用高频时钟去采样传输数据需要消耗更多功耗和面积的问题。
本发明提供的一种SCP串行通信协议的可靠高效解析方法为：
使用SCP串行通信协议中规定的最低频时钟125KHz去正确解析协议传输数据。
进一步的，所述SCP串行通信协议的可靠高效解析方法包括：
S100，在最低频时钟125KHz下，针对误差做分析并计算得到每个比特的时钟周期数n；
S200，在接收数据期间，对于一个字节需要连续接收8个比特数据和1个比特校验位；采用计数器HCNT用于累计高电平时钟周期数，采用计数器LCNT用于累计低电平时钟周期数；当遇到上升边沿则计数器LCNT清0，计数器HCNT开始计数；当遇到下降沿边则计数器HCNT清0，计数器LCNT开始计数；在遇到边沿时，利用每个比特的时钟周期数n对计数器HCNT和计数器LCNT的值进行判定是否有错误。
进一步的，步骤S100中所述误差有三种，包括：
第一种误差：SCP串行通信协议规定的接收端接收到位宽会有±3.5%的误差，每一个比特的位宽长度是144us~176us，所以每个比特的偏差最大范围是6.16us；
第二种误差：外部串行数据进入系统时需要首先用内部系统时钟做同步，会引入最大一个时钟周期的误差；
第三种误差：内部时钟本身自带的偏差，约束在±5%以内。
进一步的，步骤S100中针对误差做分析并计算得到每个比特的时钟周期数n的方法包括：
S101，针对三种误差做分析如下：
由于最低频时钟125KHz的误差范围约束在±5%以为，实际时钟周期是：7.62us~8.42us；
基于最低频时钟125KHz对应着每个握手信令时钟周期数是：273~370，对应握手信令slaveping：2304us~2816us，计算过程如下：
最大时钟周期数：2816us/7.62us=370，其中，小数部分进位；
最小时钟周期数：2304us/8.42=273，其中，小数部分丢弃；
基于最低频时钟125KHz对应着单个比特的时钟周期数是：17~24，对应每一个比特的位宽长度UI：144us~176us，计算过程如下：
最大时钟周期数：176us/7.62=24，其中，小数部分进位；
最小时钟周期数：144us/8.42=17，其中，小数部分丢弃；
S102，设接收的握手信令对应的时钟周期数是m，若是m>370或者m<273则认为该握手信令为错误；若273≤m≤370则认为该握手信令为正确，由此根据SCP串行通信协议每个比特的时钟周期数n=m/16，其中，17≤n≤24。
进一步的，步骤S200中利用每个比特的时钟周期数n对计数器HCNT和计数器LCNT的值进行判定是否有错误的方法包括：
S201，接收第一个比特时的判定；
S202，接收第二个比特时的判定；
S203，接收第L个比特以及奇校验比特时的判定，L为3~8。
进一步的，步骤S201中接收第一个比特时，有以下三种情况：
第一种：当HCNT/LCNT<(n-2)时发生翻转，则认为是错误；
第二种：当HCNT/LCNT≤n且HCNT/LCNT≥n-2时发生翻转，则认为接收到了第一个比特并且将HCNT/LCNT清0；
第三种：当HCNT/LCNT=n时仍然没有发生翻转，则认为已接收完成第一个比特数据，将HCNT/LCNT清0，重新开始计数。
进一步的，步骤S202中接收第二个比特时，有以下三种情况：
第一种：第二个比特和第一个比特电平相反，若HCNT/LCNT≤2时发生翻转，则认为这多余部分属于第一个比特；若HCNT/LCNT>2则认为发生错误；
第二种：第二个比特和第一个比特电平相同且第三个比特与前两个比特电平相反，则表示在HCNT/LCNT<(n-3)时发生翻转，则认为发生错误，而在HCNT/LCNT=(n-3)/(n-2)/(n-1)/n时都认为是接收数据正常；
第三种：前三个比特电平均相同，则采用第一个比特判定方式HCNT/LCNT=n时认为已接收完成第二个比特，误差部分留给后面处理。
进一步的，步骤S203中接收第L个比特以及奇校验比特时，有以下三种情况：
第一种：第L个比特与第(L-1)个比特电平不同，将HCNT/LCNT≤L都判定为前面比特的多余部分；
第二种：连续L个比特电平相同且与第(L+1)个比特的电平相反，则判定方式如下：
L=3时，HCNT/LCNT在4~(n-4)之间发生沿边变化,则认为发生错误；
L=4时，HCNT/LCNT在5~(n-5)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
L=5时，HCNT/LCNT在5~(n-5)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
L=6时，HCNT/LCNT在6~(n-6)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
L=7时，HCNT/LCNT在7~(n-7)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
L=8时，HCNT/LCNT在8~(n-8)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
第三种：连续8个比特都是同一个电平，则第九个比特即奇校验比特一定会和前面8个比特的电平相反，否则认为发生错误。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明采用最低频时钟125KHz去正确解析协议传输数据，能够解决现有常用解析方法中用高频时钟去采样传输数据需要消耗更多功耗和面积的问题，从而节省硬件设计的功耗和面积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为多字节传输示意图。
图2为本发明实施例中SCP串行通信协议的可靠高效解析方法的流程图。
图3为本发明实施例中从端信令经过最低频时钟125KHz同步后有149个时钟周期的示意图。
图4为本发明实施例中从端信令经过最低频时钟125KHz同步后有150个时钟周期的示意图。
图5a为本发明实施例中第一个比特的位宽大于n的示意图，其中第一个比特为低电平，第二个比特位为高电平。
图5b为本发明实施例中第一个比特的位宽大于n的示意图，其中第一个比特为高电平，第二个比特位为低电平。
图6a为本发明实施例中第一个比特的多余部分在第二个比特中处理的示意图，其中第一个比特为低电平，第二个比特为高电平。
图6b为本发明实施例中第一个比特的多余部分在第二个比特中处理的示意图，其中第一个比特为高电平，第二个比特为低电平。
图7a为本发明实施例中连续两个比特的电平相同的示意图；其中连续两个比特都为低电平。
图7b为本发明实施例中连续两个比特的电平相同的示意图；其中连续两个比特都为高电平。
图8a为本发明实施例中连续三个比特的电平相同的示意图；其中连续三个比特都为低电平。
图8b为本发明实施例中连续三个比特的电平相同的示意图；其中连续三个比特都为高电平。
图中：bit0表示第一个比特，bit1表示第二个比特。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
实施例
本实施例提出一种SCP串行通信协议的可靠高效解析方法，包括：
使用SCP串行通信协议中规定的最低频时钟125KHz去正确解析协议传输数据，从而节省硬件设计的功耗和面积。
具体地，所述SCP串行通信协议的可靠高效解析方法如图2所示，包括：
S100，在最低频时钟125KHz（记为CLK125KHz）下，针对误差做分析并计算得到每个比特的时钟周期数n；
首先，对于SCP串行通信协议的解析，需要考虑的误差有三种，分别如下：
第一种误差：对于SCP串行通信协议的解析是依赖于每个数据位的位宽来确定整个bit（数据位）结束，按照协议规定接收端判定一个bit的位宽取决于接收到的从端信令（slaveping）长度除以16。实际接收端接收到位宽会有±3.5%的误差（协议规定），每一个比特的位宽长度是144us~176us，所以每个比特的偏差最大范围是6.16us(176us*0.035=6.16us)，8个bit累积在一起就是49.28us(6.16*8=49.28us)。
第二种误差：外部串行数据进入系统时需要首先用内部系统时钟做同步（同步器同步），会引入最大一个时钟周期的误差。本发明使用最低频时钟125KHz(8us)，所以在同步时最大可能会有8us误差，例如2390us的从端信令经过最低频时钟125KHz同步后可能是149/150个时钟周期，如图3、图4所示，其中，RX_DM(receive data minus)表示外部电平信号；1.4v~5v为输入高电平；-0.6v~0.6v之间为低电平；RX_DATA_LINE(receive data line)表示外部电平信号转为数字信号并经过CLK125KHz同步之后的输出信号。
第三种误差：内部时钟本身自带的偏差，设计中约束在±5%以内。
由此，在最低频时钟125KHz下，针对误差做分析并计算得到每个比特的时钟周期数n的方法包括：
首先针对三种误差做分析如下：
（1）由于最低频时钟125KHz的误差范围约束在±5%以为，实际时钟周期是：7.62us~8.42us；
（2）基于最低频时钟125KHz对应着每个握手信令时钟周期数是：273~370（握手信令slaveping：2304us~2816us），计算过程如下：
最大时钟周期数：2816us/7.62us=370，其中，小数部分进位；
最小时钟周期数：2304us/8.42=273，其中，小数部分丢弃；
（3）基于最低频时钟125KHz对应着单个比特的时钟周期数是：17~24（UI：144us~176us），计算过程如下：
最大时钟周期数：176us/7.62=24，其中，小数部分进位；
最小时钟周期数：144us/8.42=17，其中，小数部分丢弃；
然后设接收的握手信令（slaveping）对应的时钟周期数是m，若是m>370或者m<273则认为该握手信令（slaveping）为错误；若273≤m≤370则认为该握手信令（slaveping）为正确，根据SCP串行通信协议每个比特的时钟周期数n=m/16，其中，17≤n≤24。进一步的，考虑误差因素和精度损失接收单个比特的时钟周期数(n-1)/n/(n+1)三种情况。
S200，在接收数据期间，对于一个字节需要连续接收8个比特数据和1个比特校验位；采用计数器HCNT用于累计高电平时钟周期数，采用计数器LCNT用于累计低电平时钟周期数；当遇到上升边沿则计数器LCNT清0，计数器HCNT开始计数；当遇到下降沿边则计数器HCNT清0，计数器LCNT开始计数；在遇到边沿时，利用每个比特的时钟周期数n对计数器HCNT和计数器LCNT的值进行判定是否有错误；记HCNT为计数器HCNT的计数值；LCNT为计数器LCNT的计数值。
具体地，利用每个比特的时钟周期数n对计数器HCNT和计数器LCNT的值进行判定是否有错误的方法包括：
1、接收第一个比特时，有以下三种情况：
(1)当HCNT/LCNT<(n-2)时发生翻转，则认为是错误；
(2)当HCNT/LCNT≤n且HCNT/LCNT≥n-2时发生翻转，则认为接收到了第一个比特并且将HCNT/LCNT清0；
(3)当HCNT/LCNT=n时仍然没有发生翻转，则认为已接收完成第一个比特数据，将HCNT/LCNT清0，重新开始计数。
需要说明的是，若第一个比特的位宽大于n或连续两个比特都是同一个电平，对于这两种情况在解析第一个比特时并不关心，留给第二个比特去处理，如图5a、图5b所示。
2、接收第二个比特时，有以下三种情况：
(1)第二个比特和第一个比特电平相反，若HCNT/LCNT≤2时发生翻转，则认为这多余部分属于第一个比特；若HCNT/LCNT>2则认为发生错误（主要是根据握手信令和UI的比值在96.5%~103.5%之间），如图6a、图6b所示；
(2)第二个比特和第一个比特电平相同且第三个比特与前两个比特（第一个比特和第二个比特）电平相反，则表示在HCNT/LCNT<(n-3)时发生翻转，则认为发生错误，而在HCNT/LCNT=(n-3)/(n-2)/(n-1)/n时都认为是接收数据正常，如图7a、图7b所示。
(3)前三个比特（第一个比特、第二个比特、第三个比特）电平均相同，则采用第一个比特判定方式HCNT/LCNT=n时认为已接收完成第二个比特，误差部分留给后面处理，如图8a、图8b所示。
3、接收第L(L为3~8)个比特时，与第二个比特处理方式相同，也分三种情况：
(1)第L个比特与第(L-1)个比特电平不同，将HCNT/LCNT≤L都判定为前面比特的多余部分；
(2)连续L个比特电平相同且与第(L+1)个比特的电平相反，则判定方式如下：
L=3时，HCNT/LCNT在4~(n-4)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
每个比特误差为6.16us，连续3个比特的误差为±18.48us(6.16us*3)，对应到最低频时钟125KHz的时钟周期数最多是3个时钟周期偏差。
L=4时，HCNT/LCNT在5~(n-5)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
每个比特误差为6.16us，连续4个比特的误差为±24.64us(6.16us*4)，对应到最低频时钟125KHz的时钟周期数最多是4个时钟周期偏差。
L=5时，HCNT/LCNT在5~(n-5)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
每个比特误差为6.16us，连续5个比特的误差为±30.8us(6.16us*5)，对应到最低频时钟125KHz的时钟周期数最多是4个时钟周期偏差。
L=6时，HCNT/LCNT在6~(n-6)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
每个比特误差为6.16us，连续6个比特的误差为±36.96us(6.16us*6)，对应到最低频时钟125KHz的时钟周期数最多是5个时钟周期偏差。
L=7时，HCNT/LCNT在7~(n-7)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
每个比特误差为6.16us，连续7个比特的误差为±43.12us(6.16us*7)，对应到最低频时钟125KHz的时钟周期数最多是6个时钟周期偏差。
L=8时，HCNT/LCNT在8~(n-8)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
每个比特误差为6.16us，连续7个比特的误差为±49.28us(6.16us*8)，对应到最低频时钟125KHz的时钟周期数最多是7个时钟周期偏差。
这里的下限值是可能前面连续L个比特的时钟周期数大于n，所以每个比特多一个时钟周期，累积到第(L+1)个比特；上限值是可能前面连续L个比特的时钟周期都是(n-1)，相当于每个比特都占用后一个比特的一个时钟周期。
(3)连续8个比特都是同一个电平，则第九个比特即奇校验比特一定会和前面8个比特的电平相反，否则认为发生错误。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种SCP串行通信协议的可靠高效解析方法，其特征在于，所述方法为使用SCP串行通信协议中规定的最低频时钟125KHz去正确解析协议传输数据；所述方法包括：
S100，在最低频时钟125KHz下，针对误差做分析并计算得到每个比特的时钟周期数n；
S200，在接收数据期间，对于一个字节需要连续接收8个比特数据和1个比特校验位；采用计数器HCNT用于累计高电平时钟周期数，采用计数器LCNT用于累计低电平时钟周期数；当遇到上升边沿则计数器LCNT清0，计数器HCNT开始计数；当遇到下降沿边则计数器HCNT清0，计数器LCNT开始计数；在遇到边沿时，利用每个比特的时钟周期数n对计数器HCNT和计数器LCNT的值进行判定是否有错误；
步骤S100中所述误差有三种，包括：
第一种误差：SCP串行通信协议规定的接收端接收到位宽会有±3.5%的误差，每一个比特的位宽长度是144us~176us，所以每个比特的偏差最大范围是6.16us；
第二种误差：外部串行数据进入系统时需要首先用内部系统时钟做同步，会引入最大一个时钟周期的误差；
第三种误差：内部时钟本身自带的偏差，约束在±5%以内；
步骤S100中针对误差做分析并计算得到每个比特的时钟周期数n的方法包括：
S101，针对三种误差做分析如下：
由于最低频时钟125KHz的误差范围约束在±5%以为，实际时钟周期是：7.62us~8.42us；
基于最低频时钟125KHz对应着每个握手信令时钟周期数是：273~370，对应握手信令slaveping：2304us~2816us，计算过程如下：
最大时钟周期数：2816us/7.62us=370，其中，小数部分进位；
最小时钟周期数：2304us/8.42=273，其中，小数部分丢弃；
基于最低频时钟125KHz对应着单个比特的时钟周期数是：17~24，对应每一个比特的位宽长度UI：144us~176us，计算过程如下：
最大时钟周期数：176us/7.62=24，其中，小数部分进位；
最小时钟周期数：144us/8.42=17，其中，小数部分丢弃；
S102，设接收的握手信令对应的时钟周期数是m，若是m>370或者m<273则认为该握手信令为错误；若273≤m≤370则认为该握手信令为正确，由此根据SCP串行通信协议每个比特的时钟周期数n=m/16，其中，17≤n≤24；
步骤S200中利用每个比特的时钟周期数n对计数器HCNT和计数器LCNT的值进行判定是否有错误的方法包括：
S201，接收第一个比特时的判定；
S202，接收第二个比特时的判定；
S203，接收第L个比特以及奇校验比特时的判定，L为3~8；
步骤S201中接收第一个比特时，有以下三种情况：
第一种：当HCNT/LCNT<(n-2)时发生翻转，则认为是错误；
第二种：当HCNT/LCNT≤n且HCNT/LCNT≥n-2时发生翻转，则认为接收到了第一个比特并且将HCNT/LCNT清0；
第三种：当HCNT/LCNT=n时仍然没有发生翻转，则认为已接收完成第一个比特数据，将HCNT/LCNT清0，重新开始计数；
其中，HCNT为计数器HCNT的计数值；LCNT为计数器LCNT的计数值；
步骤S202中接收第二个比特时，有以下三种情况：
第一种：第二个比特和第一个比特电平相反，若HCNT/LCNT≤2时发生翻转，则认为这多余部分属于第一个比特；若HCNT/LCNT>2则认为发生错误；
第二种：第二个比特和第一个比特电平相同且第三个比特与前两个比特电平相反，则表示在HCNT/LCNT<(n-3)时发生翻转，则认为发生错误，而在HCNT/LCNT=(n-3)/(n-2)/(n-1)/n时都认为是接收数据正常；
第三种：前三个比特电平均相同，则采用第一个比特判定方式HCNT/LCNT=n时认为已接收完成第二个比特，误差部分留给后面处理；
步骤S203中S203，接收第L个比特以及奇校验比特时，有以下三种情况：
第一种：第L个比特与第(L-1)个比特电平不同，将HCNT/LCNT≤L都判定为前面比特的多余部分；
第二种：连续L个比特电平相同且与第(L+1)个比特的电平相反，则判定方式如下：
L=3时，HCNT/LCNT在4~(n-4)之间发生沿边变化,则认为发生错误；
L=4时，HCNT/LCNT在5~(n-5)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
L=5时，HCNT/LCNT在5~(n-5)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
L=6时，HCNT/LCNT在6~(n-6)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
L=7时，HCNT/LCNT在7~(n-7)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
L=8时，HCNT/LCNT在8~(n-8)之间发生沿边变化，则认为发生错误；
第三种：连续8个比特都是同一个电平，则第九个比特即奇校验比特一定会和前面8个比特的电平相反，否则认为发生错误。
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