一种串口主从通信控制系统的通信通道选通方法

摘要

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种串口主从通信控制系统的通信通道选通方法，所述串口主从通信控制系统包括主控卡及与该主控卡通信连接的至少一个从卡，且每个所述从卡均具有多个串行端口，所述主控卡发送包括从卡的槽位号和串行端口的端口号的控制命令至每个所述从卡，所述从卡对接收到的所述控制命令进行识别后，与所述控制命令相匹配的所述从卡根据所述控制命令开启的自身相应的串行端口，整个通信通道的选通过程具备高效和低成本的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种串口主从通信控制系统的通信通道选通方法。

背景技术

现有的串口主从通信控制系统很好地解决了一主控板卡，多从属板卡串口主从通信的背板硬件连接复杂性问题，它通过在主控板卡发送特定的编码脉冲指令信号给从属板卡，从属板卡通过解码编码脉冲指令信号来进行相应的动作来开通或关闭本板卡上相应的串口与主控串口间的通道。

但是，现有的发明技术关于编解码部分只定义了主控板卡和从属板卡需要具有同频时钟，但没有指定具体频率；提出需要约定编码命令格式，但未定义具体的编码格式标准。这一方面使其具有灵活性的优点，但另一方面由于未具体标准化，使设计无法重用，增加了设计成本，也使采用了该发明的板卡可能无法在其他场景下使用，降低了设计的通用性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种串口主从通信控制系统的通信通道选通方法，定义了控制命令的编码格式，同时定义一种同频时钟的时钟频率，使得所述控制命令可以适用绝大多数通信应用场景，使设计具有重用性、可移植性以及通用性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

提供一种串口主从通信控制系统的通信通道选通方法，其特征在于，所述串口主从通信控制系统包括主控卡及与该主控卡通信连接的至少一个从卡，且每个所述从卡均具有多个串行端口，所述通信通道选通方法包括：

所述主控卡发送控制命令至与该主控卡连接的每个所述从卡；

所述从卡对接收到的所述控制命令进行识别；并且

与所述控制命令相匹配的所述从卡根据所述控制命令开启自身相应的串行端口；

其中，所述控制命令包括从卡的槽位号和串行端口的端口号。

优选的，上述的通信通道选通方法，其中，所述控制命令为八位编码命令。

优选的，上述的通信通道选通方法，其中，所述控制命令的高五位为所述槽位号，用于定义所述从卡的槽位信息；

所述控制命令的低三位为所述端口号，用于定义由所述槽位号选定的相应从卡的串行端口信息。

优选的，上述的通信通道选通方法，其中，当所述控制命令的高五位的值为00001～11000时，所述高五位指示为相应从卡的槽位号；

当所述控制命令的高五位的值为00000时，所述高五位指示为一关闭命令；

当所述控制命令的高五位的值为11001～11111时，所述控制命令无效。

优选的，上述的通信通道选通方法，其中，当所述高五位指示为相应从卡的槽位号时：

若所述控制命令的低三位的值为001～110时，所述低三位指示为由所述槽位号选定的相应从卡的串行端口号；

若所述控制命令的低三位的值为000或111，所述控制命令无效。

优选的，上述的通信通道选通方法，其中，当所述控制命令的高五位指示为一关闭命令时：

若所述控制命令的低三位的值为111时，所述低三位指示为关闭所有从卡的串行端口；

若所述控制命令的低三位的值为000～110时，所述控制命令无效。

优选的，上述的通信通道选通方法，其中，在所述串口主从通信控制系统中，所述主控卡与每个所述从卡具有同频时钟。

优选的，上述的通信通道选通方法，其中，所述主控卡与每个所述从卡的同频时钟的时钟频率为25MHZ。

优选的，上述的通信通道选通方法，其中，在所述串口主从通信控制系统中，所述从卡包括：

八位脉宽计数器，用于在检测到所述主控卡输出的所述控制命令的上升边沿时依据所述时钟频率的时钟周期开始计数，直至监控到所述控制命令的下降边沿或者计满时停止计数，并输出一计数结果；

译码器，接收所述八位脉宽计数器的计数结果，并判定该计数结果的槽位号数值以及端口号数值；

选通控制器，根据所述槽位号数值以及端口号数值选通或关闭所述串口主从通信控制系统的相应通信通道。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：本发明提供的一种串口主从通信控制系统的通信通道选通方法，定义了控制命令的编码格式，同时定义一种同频时钟的时钟频率，使得所述控制命令可以适用绝大多数通信应用场景，使设计具有重用性、可移植性以及通用性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是串口主从通信控制系统示意图；

图2是本发明的控制命令的编码格式示意图；

图3～图5是本发明实施例中控制命令的不同位的定义示意图；

图6是本发明的从卡工作流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想为：提供一种串口主从通信控制系统的通信通道选通方法，通过定义控制命令的一种编码格式，同时定义一种同频时钟的时钟频率，使得所述控制命令可以适用绝大多数通信应用场景，使设计具有重用性、可移植性以及通用性。

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例一：

本实施例的通信通道选通方法，应用于如图1所示的串口主从通信控制系统，该系统包括一个主控卡10以及多个从卡11(从卡1～从卡n，n为大于等于1的自然数)，每个从卡具有多个串口，主控卡10以及从卡11的串口之间通过一背板12连接。

在主控卡10以及从卡11之间进行通信的时候，主控卡10发送一个控制命令给从卡11，从卡11根据控制命令打开相应从卡的串行端口，以实现主控卡10和从卡11之间的通信。

具体的，本实施例中的控制命令采用8bit编码命令，控制命令的编码格式如图2所示，包括槽位号(SLOT_ID)以及端口号(PORT_ID/CMD)。

在8bit编码命令中，如图3所示，高五位定义为SLOT_ID[4:0]，用来定义从卡的槽位信息和特殊命令(关闭命令)。具体的，当高五位的值为5'b00001～5'b11000时，指示为从卡的槽位号(支持槽位1-24共24个槽位)；值为5'b00000时指示为特殊命令，值为5'b11001～5'b11111时该控制命令不可用。

如图4所示，当高五位SLOT_ID[4:0]的值为5'b00001～5'b11000，即从卡11的槽位号信息时，低三位定义为PORT_ID[2:0]，指示为需要打开的该从卡槽位(例如高五位的值为00001，则定义到从卡1的槽位)的串行端口号信息。低三位总共可以支持8路串口，本实施例支持6路，因此当低三位的值为3'b000或3'b111时，保留该值对应的控制命令，以供未来扩展用；当低三位的值为3'b001～3'b110时指示为需要打开的相应从卡的串行端口号(1-6)。

如图5所示，当高五位SLOT_ID[4:0]值为5'b00000，即指示为特殊命令(关闭命令)时，低三位不再指示从卡的串行端口号，而是定义为CMD[2:0]，指示为关闭命令。具体的，当低三位CMD[2:0]的值为3'b000时该控制命令不可用；当低三位CMD[2:0]的值为3'b001～3'b110时，保留该值对应的控制命令，以供未来扩展用；当低三位的值为3'b111时，指示为关闭所有从卡的串行端口。

本实施例之所以采用8bit编码命令，且高五位用于指示槽位号(SLOT_ID[4:0])，低三位用于指示端口号(PORT_ID[2:0])或者关闭命令(CMD[2:0])，原因在于：

1)通信类设备由于需要放入19英寸机柜内，所以宽度受限，绝大多数系统支持槽位数在20以内，本实施例支持24路从卡槽位，足以满足设计需求；

2)从卡一般需要监控的调试串口在4路以内，本实施例支持6路，最大能支持到8路，足以满足设计需求；

3)通信设备数据位一般采用8bit或16bit数据位接口，本实施例采用8bit，符合通用规范，可以减少资源的浪费和控制复杂度。

实施例二：

基于上述实施例一，本发明还定义了主控卡10与从卡11之间的同频时钟的时钟频率，本实施例选用该同频时钟的时钟频率为25MHZ，选用此频率可以带来以下益处：

1)目前业界绝大部分现场可编程逻辑门阵列(FPGA)支持25MHZ频率的开关速度，选择此频率不会限制FPGA的选型；

2)25MHZ频点在通信设备上大量使用，使用25MHZ频点不需要提供额外的晶体振荡器，不会增加系统设计的复杂度和成本；

3)串口通信波特率通用的是从110～115200，使用25MHZ频率检测脉宽编码已能够满足绝大多数应用场景，不需要使用更高的频率(更高的频率意味着更高的成本和功耗)。由标准可知需要支持的最大计数为8'b11000_111(199)，25MHZ一个时钟周期为40ns，所以此编码最大脉冲宽度为199*40ns＝7.96us；串口波特率最高的是115200，所以最小的串口位宽为1s/115200＝8.68us；而由前发明可知，此脉冲宽度应低于串口的一个bit位宽，7.96us<8.68us，满足设计要求。

实施例三：

基于实施例一的通信通道选通方法以及实施例二的时钟频率，本发明的串口主从通信控制系统中，从卡11包括8bit脉宽计数器110，解码器111以及选通控制器112。具体的，参照图6所示，从卡11的工作过程为，首先从卡11接收主控卡10输出的控制命令，在检测到BP_TXD的上升边沿时，8bit脉宽计数器110清零；接着，8bit脉宽计数器110根据25MHZ的时钟周期开始计数，在检测到BP_TXD的下降边沿或者计满时，8bit脉宽计数器110停止计数；之后，译码器111对8bit脉宽计数器110的计数结果(即控制命令)进行解码，解码的具体过程为：

若高五位SLOT_ID[4:0]的值为5'b11001～5'b11111时，表示串口数据不可用，从卡11重新开始检测BP_TXD的上升边沿；

若高五位SLOT_ID[4:0]的值为5'b00000时，判定低三位CMD[2:0]的值是否为3'b111，若是，则关闭从卡所有串口；若不是，则从卡11重新回到检测BP_TXD的上升边沿步骤；

若高五位SLOT_ID[4:0]的值为5'b00001～5'b11000时，判定SLOT_ID[4:0]是否等于本槽位号(也即判定打开的相应从卡是否正确)，若是，进一步判定低三位PORT_ID[2:0]指示的端口号信息，并且由选通控制器112打开相应的串口；若不是，则表示打开的相应从卡与SLOT_ID[4:0]指示的槽位号不相符，则关闭该从卡的所有串口。

通过上述步骤，对应的从卡的对应串口被打开，即选通了一条主从卡之间的通信通道。

综上所述，本发明公开了一种串口主从通信控制系统的通信通道选通方法，基于串口主从通信，制定控制命令的8bit编码标准协议，设置脉宽调制标准，定义SLOT_ID和CMD，PORT_ID字段意义，使设计有更好的适用性，也预留了未来的扩展特性，以满足通用、高效和低成本的优点；同时本发明基于串口主从通信应用，定义了同频时钟的时钟频率，使得设计在满足编码标准的前提下，不会增加成本和复杂度。本发明定义的SLOT_ID、CMD以及PORT_ID字段，这些字段的位宽也可以基于其他应用进行相应的调整。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。