CN115037795A - 一种嵌入式设备多机通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的一种嵌入式设备多机通信方法包括注册嵌入式设备、添加ARP列表、启动MCF以及数据传输，通过设置列表记录设备ID，统一了数据传输层格式，可以很方便快速的应用在各种底层链路，又通过支持ACK，错误重传以及数据加密保证了数据的的完整性、安全性。

Description

一种嵌入式设备多机通信方法
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种嵌入式设备多机通信方法。
背景技术
嵌入式多机通信协议MCF(Multi-machine Communication Framework)广泛应用于自动化系统、物联网、车载、航空航天等系统中。在上述多机通信系统中，每台单片机都可以作为主机或者从机；数据通讯方式基于请求/响应的模型，即多机通讯时请求方发送数据请求，响应方接收到请求方数据之后进行数据解析，并在指定时间内返回响应数据，完成一次数据通讯过程。
传统的多机通讯协议一般采用单一的链路：UART、CAN、TCP或者其他的通讯端口，分为主机和从机，采用的是一问一答的通讯形式，效率低下；
链路层与数据传输层混合在一起，当更换新的通讯接口时，就要重新设计整个通讯系统，使得系统升级和过渡极为不便，不能很方便地移植到新平台；
传统的UART通讯协议大多数点对点的通讯方式，无法向当前链路内所有的单片机发送数据，效率低下。
例如申请号为200410000214.5的专利，公开了一种通讯领域中利用通用异步收发器实现RS485主从多机通讯的方法，当UART作为主机进行地址叫号时、或者作为从机等待主机叫号时，UART字符帧格式设置为地址帧格式；当UART发送信息数据到总线上或从总线上接收信息数据时，UART字符帧格式设置为信息数据帧格式，当UART从RS485总线上接收到的字符帧格式与自身设置的字符帧格式不同时，将发生帧格式错误，在中断接收程序中简单丢弃，该专利所解决的技术问题在于实现了UART的通讯接口自动识别，总线上的其他从机不受任何影响，处于空闲态，从机只在与主机进行RS485通讯时才占用CPU时间，在进行复杂系统间通信时需要使用多条RS485总监监控管理数量众多的从机，会增加各层之间通讯的复杂程度。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种嵌入式设备多机通信方法，用以解决现有多机通讯主机与从机之间传输信息传输效率低的问题。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明的多机通信方法包括以下步骤：注册嵌入式设备；添加ARP列表；启动MCF；数据传输，其中：
注册嵌入式设备，所述嵌入式设备数量有若干个，在通信开始前注册所述嵌入式设备且每个嵌入式设备设有唯一的标识ID；
添加ARP列表，所述ARP列表用于管理所述嵌入式设备的ID与其相关通信端口的ID关系；
启动MCF，所述MCF包括主机、若干从机，所述主机、从机端口都处于接收/发送状态；
数据传输，所述主机、从机之间建立数据会话，请求端发送请求数据指令，响应端接收处理请求数据并返回响应结果，请求端接收响应数据，数据完成传输后会话关闭。
进一步的，所述嵌入式设备的ID设置在底层端口，用于数据的请求，响应和ACK。
进一步的，所述ARP列表用于通信开始后，传输层通过嵌入式设备的ID在ARP列表中查找与其相关通信端口的ID，在通过通信端口的ID确定底层链路层传输方式。
进一步的，所述底层链路层传输方式包括多种串口，所述串口包括UART、SPI、TCP、BLE。
进一步的，所述数据传输包括基本数据通讯流程；通过代理的数据通讯流程；带ACK功能的数据通讯流程。
进一步的，所述基本数据通讯流程包括请求端、响应端，
所述请求端发送请求数据指令；
所述响应端接收处理请求数据指令并生成响应结果；
所述响应端发送返回结果指令；
所述请求端接收返回结果指令并接收响应结果。
进一步的，所述通过代理的数据通讯流程包括请求端、代理、响应端，
所述请求端发送请求数据指令；
所述代理接收并转发请求数据指令；
所述响应端接收处理请求数据指令并生成响应结果；
所述响应端发送返回结果指令；
所述代理接收并转发响应返回结果指令；
所述请求端接收返回结果指令并接收响应结果。
进一步的，所述带ACK功能的数据通讯流程包括请求端、响应端，
所述请求端发送请求数据指令；
所述响应端接收处理请求数据指令并发送请求ACK；
所述请求端接收ACK；
所述响应端发送返回结果指令；
所述请求端接收响应结果病发送响应ACK；
所述响应端接收响应ACK。
进一步的，所述带ACK功能通过代理的数据通讯流程包括请求端、代理、响应端，
所述请求端发送请求数据指令；
所述代理接收并转发请求数据指令；
所述响应端接收处理请求数据指令、发送请求ACK、发送返回响应结果；
所述代理接收请求ACK、接收并转发响应指令；
所述请求端接收请求ACK；
所述请求端接收响应指令并发送响应ACK；
所述代理接收并转发响应ACK；
所述响应端接收响应ACK。
本发明的有益效果在于：通过设置列表记录设备ID，统一了数据传输层格式，可以很方便快速的应用在各种底层链路；通过支持ACK，错误重传以及数据加密既保证了数据的的完整性，又保证了数据的安全性。
附图说明
图1是本发明的实施例模块关系示意图；
图2是本发明方法流程图；
图3是本发明基本数据通讯流程图；
图4是本发明通过代理的数据通讯流程图；
图5是本发明带ACK功能的数据通讯流程图；
图6是本发明带ACK功能通过代理的数据通讯流程图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例
将本申请应用在穿戴设备领域中时，如图1所示，移动终端100包括微信A101、应用A102、应用B103、第一MCF模块104、第一蓝牙模块105；
穿戴终端200包括应用C201、应用D202、微信B203、第二MCF模块204、第二蓝牙模块205；
当移动终端100中微信101收到消息时，第一MCF模块将消息数据封包，消息数据封包通过第一蓝牙模块105发送到穿戴终端200，穿戴终端200中第二蓝牙模块205接收消息数据封包，第二MCF模块204将数据封包解包并传输给微信B203，本实施例中，除微信A101、微信B203这类通信应用软件，微信A～D同样具有以上功能，通过MCF模块将数据包通过串口与通信模块传递给其他终端，通信模块形式也不局限于蓝牙模块，具体模块取决于链路层中串口的具体类型，如UART、SPI、TCP等等。
结合上述具体实施领域，本实施例在通信过程中按照图2所示步骤进行：
S101通信开始；
S102系统为嵌入式设备注册其唯一标识ID，同时添加ARP列表，用于管理设备ID和端口ID的关系，传输层通过设备ID在ARP列表中查找端口ID，在通过端口ID确定底层链路层传输方式，采用上述ARP列表的方式，可以实现应用层无感知的底层数据通讯，并且支持一个设备通过多个底层端口接入多个设备。通过ARP列表，可以直观的确定当前设备和目标设备之间的通讯使用哪种底层通讯协议，方便应用层使用；
S103，MCF模块初始化、启动，准备处理主从机间的信息通信；
S104，主机、从机之间建立数据会话，请求端发送请求数据指令，响应端接收处理请求数据并返回响应结果，请求端接收响应数据，数据完成传输后会话关闭；通过上述S103、S104消息数据封包从移动终端100传递到穿戴终端200，传输方式多种且无感知，本实施例中主从机间数据会话的方式可采用如图3～5所示任一形式。
其中，图3所示基本数据通讯流程包括请求端、响应端，执行步骤为：
请求端发送请求数据指令；
响应端接收处理请求数据指令并生成响应结果；
响应端发送返回结果指令；
请求端接收返回结果指令并接收响应结果。
图4所示的通过代理的数据通讯流程包括请求端、代理、响应端，执行步骤为：
请求端发送请求数据指令；
代理接收并转发请求数据指令；
响应端接收处理请求数据指令并生成响应结果；
响应端发送返回结果指令；
代理接收并转发响应返回结果指令；
请求端接收返回结果指令并接收响应结果。
图5所示的带ACK功能的数据通讯流程包括请求端、响应端，执行步骤为：
请求端发送请求数据指令；
响应端接收处理请求数据指令并发送请求ACK；
请求端接收ACK；
响应端发送返回结果指令；
请求端接收响应结果病发送响应ACK；
响应端接收响应ACK。
图6所示的带ACK功能通过代理的数据通讯流程包括请求端、代理、响应端，执行步骤为：
请求端发送请求数据指令；
代理接收并转发请求数据指令；
响应端接收处理请求数据指令、发送请求ACK、发送返回响应结果；
代理接收请求ACK、接收并转发响应指令；
请求端接收请求ACK；
请求端接收响应指令并发送响应ACK；
代理接收并转发响应ACK；
响应端接收响应ACK。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种嵌入式设备多机通信方法，其特征在于包括以下步骤：
注册嵌入式设备，所述嵌入式设备数量有若干个，在通信开始前注册所述嵌入式设备且每个嵌入式设备设有唯一的标识ID；
添加ARP列表，所述ARP列表用于管理所述嵌入式设备的ID与其相关通信端口的ID关系；
启动MCF，所述MCF包括主机、若干从机，所述主机、从机端口都处于接收/发送状态；
数据传输，所述主机、从机之间建立数据会话，请求端发送请求数据指令，响应端接收处理请求数据并返回响应结果，请求端接收响应数据，数据完成传输后会话关闭。
2.如权利要求1所述的一种嵌入式设备多机通信方法，其中，所述嵌入式设备的ID设置在底层端口，用于数据的请求，响应和ACK。
3.如权利要求1所述的一种嵌入式设备多机通信方法，其中，所述ARP列表用于通信开始后，传输层通过嵌入式设备的ID在ARP列表中查找与其相关通信端口的ID，在通过通信端口的ID确定底层链路层传输方式。
4.如权利要求3所述的一种嵌入式设备多机通信方法，其中，所述底层链路层传输方式包括多种串口，所述串口包括UART、SPI、TCP、BLE。
5.如权利要求1所述的一种嵌入式设备多机通信方法，其中，所述数据传输包括基本数据通讯流程；通过代理的数据通讯流程；带ACK功能的数据通讯流程；带ACK功能通过代理的数据通讯流程。
6.如权利要求5所述的一种嵌入式设备多机通信方法，其中，所述基本数据通讯流程包括请求端、响应端，
所述请求端发送请求数据指令；
所述响应端接收处理请求数据指令并生成响应结果；
所述响应端发送返回结果指令；
所述请求端接收返回结果指令并接收响应结果。
7.如权利要求5所述的一种嵌入式设备多机通信方法，其中，所述通过代理的数据通讯流程包括请求端、代理、响应端，
所述请求端发送请求数据指令；
所述代理接收并转发请求数据指令；
所述响应端接收处理请求数据指令并生成响应结果；
所述响应端发送返回结果指令；
所述代理接收并转发响应返回结果指令；
所述请求端接收返回结果指令并接收响应结果。
8.如权利要求5所述的一种嵌入式设备多机通信方法，其中，所述带ACK功能的数据通讯流程包括请求端、响应端，
所述请求端发送请求数据指令；
所述响应端接收处理请求数据指令并发送请求ACK；
所述请求端接收ACK；
所述响应端发送返回结果指令；
所述请求端接收响应结果病发送响应ACK；
所述响应端接收响应ACK。
9.如权利要求5所述的一种嵌入式设备多机通信方法，其中，所述带ACK功能通过代理的数据通讯流程包括请求端、代理、响应端，
所述请求端发送请求数据指令；
所述代理接收并转发请求数据指令；
所述响应端接收处理请求数据指令、发送请求ACK、发送返回响应结果；
所述代理接收请求ACK、接收并转发响应指令；
所述请求端接收请求ACK；
所述请求端接收响应指令并发送响应ACK；
所述代理接收并转发响应ACK；
所述响应端接收响应ACK。
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