一种带握手机制的串口总线的通讯系统和方法

摘要

本发明公开一种带握手机制的串口总线通讯方法，所述方法步骤如下：首先，主设备与所有从设备之间分别通过数据收发线连接，每一从设备均通过握手信号线与其它从设备连接在一起；其次，所述主设备通过数据收发线直接向从设备发送带地址码的指令数据；再次，所述从设备监听握手信号线上的握手信号，并根据握手信号通过数据收发线向主设备发送数据。本发明克服主设备的串口数量有限的缺点，将主设备的串口可与多个从设备的串口连接，并将从设备之间通过握手信号线连接，实现主设备与多个从设备之间一对多和多对一的有序通讯。避免了传统方式将主设备通信线路上直接串联多个从设备所导致的上传数据拥塞甚至错误，提高了系统数据传输效率。

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化控制技术领域，尤其涉及一种含有主设备和多个从设备的工控系统的通讯方法。

背景技术

高速实时网络通讯协议是松下公司具有自主产权的一项总线技术。基于100Mbps的高速实施网络通讯协议，采用的是环形拓扑结构，包括上位主控设备以及和主控设备连接的多个从设备在内的每一个节点，都具备一个出口(Tx)和入口(Rx)，即数据输出口和数据输入口，主设备与多个从设备之间的数据输出串口通过Tx线连接，主设备与多个从设备之间的数据输入串口通过Rx线连接。高速实时网络通讯协议实现伺服控制的高精度实时性能，具有高性能，低成本，可靠性高，容易实现的优点。

现有技术中，设备的串口并不能作为总线应用，只能在两个设备之间进行一对一的传输。但是主设备的串口数量毕竟有限，在一些应用中，例如机器人行业，主设备需要通过串口连接多个从设备，导致不得不将多个从设备串联在一个串口通道，并将该串口通道作为串口总线应用连接到主设备上。然而，通信线路上串联多个从设备会导致上传数据拥塞甚至错误，并有可能导致整个系统崩溃。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种带握手机制的串口总线通讯方法。

本发明的技术方案如下：一种带握手机制的串口总线通讯方法，所述方法步骤如下：

S1：主设备与所有从设备之间分别通过数据收发线连接，每一从设备均通过握手信号线与其它从设备连接在一起；

S2：所述主设备通过数据收发线直接向从设备发送带地址码的指令数据；

S3：所述从设备监听握手信号线上的握手信号，并根据握手信号通过数据收发线向主设备发送数据；

进一步地，步骤S2中主设备向目标从设备发送指令的过程包括以下步骤：

S201：主设备向所连接的所有从设备发送包含目标从设备地址码和指令的数据；

S202：从设备接收主设备发送的包含目标从设备地址码和指令的数据，从中解析出地址码，并将该地址码与自身地址码核对；

S203：自身地址码与目标从设备的地址码相符的从设备执行数据中的指令，其它地址码不符合的从设备不执行数据中的指令。

进一步地，步骤S3中从设备向主设备发送数据的过程包括以下步骤：

S301：每一从设备监听握手信号线上的握手信号；

S302：当一从设备监听到握手信号线上没有握手信号时，该从设备首先向握手信号线上发送握手信号，再通过数据收发线向主设备发送数据，数据发送完毕后，该从设备清除握手信号线上的握手信号；

S303：当其它从设备监听到握手信号线上有握手信号，则该从设备不向总设备发送数据，并排队监听握手信号线上的握手信号，直到监听到握手信号线上没有握手信号时，该从设备通过步骤S302向主设备发送数据。

进一步地，所述主设备通过主控芯片随机生成与主设备连接的从设备的地址码；所述从设备通过单片机对主设备发送的包含目标从设备地址码和指令的数据，从中解析出地址码，并将该地址码与自身地址码核对。

进一步地，主设备与从设备之间通过串口通讯协议连接，所述串口通讯协议为RS-232、RS-422、RS-485或TTLUA RT。

进一步地，所述主设备与从设备串口之间的数据收发线连接包括Tx线和Rx线。

进一步地，所述从设备之间通过GPIO端口连接握手信号线。

进一步地，所述从设备通过向握手信号线发送高电平信号的方式发送握手信号，从设备通过信号收发线向主设备发送数据后，再以向握手信号线发送底电平信号的方式消除握手信号。

采用上述方案，将主设备的串口可与多个从设备的串口连接，并将从设备之间通过握手信号线连接，实现主设备与多个从设备之间一对多和多对一的有序通讯。避免了传统方式将主设备通信线路上直接串联多个从设备所导致的上传数据拥塞甚至错误，提高了系统数据传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为发明的系统结构示意图；

图2为主设备向从设备发送数据的流程示意图；

图3为从设备向主设备发送数据的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

参照图1至图3所示，本发明提供一种带握手机制的串口总线通讯方法，用于实现主设备与多个从设备之间的高效、便捷通讯，所述方法步骤如下：

S1：主设备与所有从设备之间分别通过数据收发线连接，每一从设备均通过握手信号线与其它从设备连接在一起；

S2：所述主设备通过数据收发线直接向从设备发送带地址码的指令数据；

S3：所述从设备监听握手信号线上的握手信号，并根据握手信号通过数据收发线向主设备发送数据；

其中，步骤S2中主设备向目标从设备发送指令的过程包括以下步骤：

S201：主设备向所连接的所有从设备发送包含目标从设备地址码和指令的数据；

S202：从设备接收主设备发送的包含目标从设备地址码和指令的数据，从中解析出地址码，并将该地址码与自身地址码核对；

S203：自身地址码与目标从设备的地址码相符的从设备执行数据中的指令，其它地址码不符合的从设备不执行数据中的指令。

主设备可以通过多种方式生成从设备的地址码，作为一种实施例，所述主设备通过主控芯片随机生成与主设备连接的从设备的地址码；所述从设备也通过单片机对主设备发送的包含目标从设备地址码和指令的数据，从中解析出地址码，并将该地址码与自身地址码核对。本实施例中，主设备中的主控芯片采用型号为全智A64，从设备中的单片机型号选用STM32F030C8T6。

主设备与从设备之间通过串口通讯协议连接，所述串口通讯协议可以为RS-232、RS-422、RS-485或TTLUA RT等，本实施例中采用TTLUA RT通讯串口。所述主设备与从设备串口之间的数据收发线连接包括Tx线和Rx线，其中，Tx线为数据发送线，Rx为信号接收线。

步骤S3中从设备向主设备发送数据的过程包括以下步骤：

S301：每一从设备监听握手信号线上的握手信号；

S302：当一从设备监听到握手信号线上没有握手信号时，该从设备首先向握手信号线上发送握手信号，再通过数据收发线向主设备发送数据，数据发送完毕后，该从设备清除握手信号线上的握手信号；

S303：当其它从设备监听到握手信号线上有握手信号，则该从设备不向总设备发送数据，并排队监听握手信号线上的握手信号，直到监听到握手信号线上没有握手信号时，该从设备通过步骤S302向主设备发送数据。

本实施例中，所述从设备通过向握手信号线发送高电平信号的方式发送握手信号，从设备通过信号收发线向主设备发送数据后，再以向握手信号线发送低电平信号的方式消除握手信号。具体地，所述从设备之间通过GPIO端口连接握手信号线，GPIO端口分别连接从设备的单片机。

当一从设备需要向主设备发送数据时，从设备的单片机监听GPIO端口连接的握手信号线上的电平信号。当该从设备监听到握手信号线上的电平信号为高电平，即握手信号线上有握手信号，该从设备不向主设备发送数据。该从设备排队等候握手信号线上的电平转化为低电平，即握手信号线上的握手信号消失。

当该从设备监听到握手信号线上的电平信号为低电平，即握手信号线上没有握手信号，该从设备首先向握手信号线上发送握手信号，及从设备单片机通过GPIO端口向握手信号线上发送高电平；其次，从设备再通过数据收发线向主设备发送数据，数据发送完毕后，从设备单片机通过GPIO端口向握手信号线上发送低电平，从而消除握手信号线上的握手信号，完成该从设备的信号传输。其余从设备如需向主设备发送数据，则等待握手信号线上的握手信号消除后，按抢占速度的先后与主设备发送数据。同理可知，从设备也可以以向握手信号线上发送低电平的方式来发送握手信号，以向握手信号线上发送高电平的方式来消除握手信号。

本发明克服主设备的串口数量有限的缺点，将主设备的串口可与多个从设备的串口连接，并将从设备之间通过握手信号线连接，实现主设备与多个从设备之间一对多和多对一的有序通讯。避免了传统方式将主设备通信线路上直接串联多个从设备所导致的上传数据拥塞甚至错误，提高了系统数据传输效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。