CN106445854A - 支持串行接口透明传输的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种支持串行接口透明传输的方法,包括以下步骤:微控制器的第一通用异步串口采用中断接收方式接收被监控设备的实时通讯数据并存入第一缓存数组中;将第一缓存数组中新接收到的数据转发给第二通用异步串口,并通过该第二通用异步串口转发给一通信设备;微控制器的第二通用异步串口采用中断接收方式接收通信设备的数据并存入第二缓存数组中;将第二缓存数组中新接收到的数据转发给第一通用异步串口,并通过该第一通用异步串口转发给被监控设备。本发明可实现数据透明传输,且不占用被监控设备接口,传输时延非常小。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输领域,尤其涉及一种支持串行接口透明传输的方法及***。
背景技术
串行接口因简单易于实现,在许多自主研发设计的装备中用于设备与设备之间通信。随着人们对装备智能化的要求越来越高,装备中的控制单元功能划分越来越细,控制单元越来越多,交联越来越复杂,***调试、测试难度越来越大,研制初期***出现问题的概率越来越高,从监控终端所获取的数据来定位、分析问题越来越难,特别是当全***试验次数有限,要分析、解决试验中出现的偶发问题更是极其不易。目前调试、测试阶段对可能出问题的设备一般采用外挂串行接口存储盘进行监控,但使用此种方法必须占用设备上一个串行接口,且监控的数据是处理器转发的被怀疑的串行接口收发的数据,不能对正在通信的设备实施在线、无干扰的数据监控。查阅国内外专利和文献资料,未见有关支持串行接口透明传输的方法的介绍和描述。
发明内容
本发明的目的,在于提供支持串行接口透明传输的方法,可对RS232、RS422和RS485通信设备实施在线、无干扰的数据监控,便于试验、测试后对各设备进行性能分析和评价。
本发明为达上述目的所采用的技术方案是:
提供一种支持串行接口透明传输的方法,包括以下步骤:
微控制器的第一通用异步串口采用中断接收方式接收被监控设备的实时通讯数据并存入第一缓存数组中;
将第一缓存数组中新接收到的数据转发给第二通用异步串口,并通过该第二通用异步串口转发给一通信设备;
微控制器的第二通用异步串口采用中断接收方式接收通信设备的数据并存入第二缓存数组中;
将第二缓存数组中新接收到的数据转发给第一通用异步串口,并通过该第一通用异步串口转发给被监控设备。
本发明所述的方法中,该方法还包括步骤:分别累计第一缓存数组中接收到的数据个数、第二缓存数组中接收到的数据个数、向第一通用异步串口转发的数据个数、向第二通用异步串口转发的数据个数以及无串口数据时间。
本发明所述的方法中,该方法还包括步骤:在数据传输过程中,检测无串口数据的时间是否大于预设时间,若大于,且同时未有Flash擦除指令,则将第一缓存数组和第二缓存数组中的数据对应存入Flash的存储区域中,并记录存储区域的最终地址。
本发明还提供一种支持串行接口透明传输的***,包含微控制器,所使用的微控制器至少包含两个通用异步串口,其中第一通用异步串口与被监控设备连接,第二通用异步串口与一通信设备连接;
微控制器控制第一通用异步串口采用中断接收方式接收被监控设备的实时通讯数据并存入第一缓存数组中;
微控制器用于将第一缓存数组中新接收到的数据转发给第二通用异步串口,并通过该第二通用异步串口转发给通信设备;
微控制器控制第二通用异步串口采用中断接收方式接收通信设备的数据并存入第二缓存数组中;
微控制器还用于将第二缓存数组中新接收到的数据转发给第一通用异步串口,并通过该第一通用异步串口转发给被监控设备。
本发明所述的支持串行接口透明传输的***中,该微控制器还包括至少三个定时器,分别用于设置第一通用异步串口的波特率、第二通用异步串口的波特率以及无串口数据时间。
本发明所述的支持串行接口透明传输的***中,该***还包括外部存储器,用于存储外部设置参数,如波特率和存储被监控设备的通信数据。在数据传输过程中,通过微控制器检测无串口数据的时间是否大于预设时间30×(1/波特率)s,若大于,且同时未有Flash擦除指令,则将第一缓存数组和第二缓存数组中的数据对应存入存储器的Flash存储区域中,并记录存储区域的最终地址。
本发明产生的有益效果是:本发明通过微控制器的两个串口分别与两个需相互通信的设备连接,将两个通信设备的数据通过这两个串口进行转发,从而实现透明传输,且不占用被监控设备接口,传输时延非常小。本发明可用于众多的军用、民用装备的调试、测试,特别是复杂度较高的***在进行大型试验、关键性试验时用以记录***中各设备的通信数据,以便于事后分析。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明实施例支持串行接口透明传输的方法的主循环流程图;
图2是本发明实施例支持串行接口透明传输的方法的串口1的中断流程图;
图3是本发明实施例支持串行接口透明传输的方法的串口2中断流程图;
图4是本发明实施例支持串行接口透明传输的数据存储器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例支持串行接口透明传输的方法,主要包括以下步骤:
第一通用异步串口采用中断接收方式接收被监控设备的实时通讯数据并存入第一缓存数组中;
将第一缓存数组中新接收到的数据转发给第二通用异步串口,并通过该第二通用异步串口转发给一通信设备;
第二通用异步串口采用中断接收方式接收通信设备的数据并存入第二缓存数组中;
将第二缓存数组中新接收到的数据转发给第一通用异步串口,并通过该第一通用异步串口转发给备监控设备;
可分别累计第一缓存数组中接收到的数据个数、第二缓存数组中接收到的数据个数、向第一通用异步串口转发的数据个数、向第一通用异步串口转发的数据个数以及无串口数据时间
进一步地,该方法还可以包括步骤:
在数据传输过程中,检测无串口数据的时间是否大于预设时间,若大于,且同时未有Flash擦除指令,则将第一缓存数组和第二缓存数组中的数据对应存入Flash的存储区域中,并记录存储区域的最终地址。
本发明的另一实施例中,支持串行接口透明传输的方法利用一个微控制器的2个通用异步串口,设计出2路串口通信程序,2路串口通信程序的接收均采用中断接收,2路串口通信程序的发送均采用查询方式。其中第1路串口接收到数据后将数据存入缓存数组1中,并累计接收到的数据个数,清0累计无串口数据的时间,最后清除中断标志,退出中断,在主循环中检测接收的数据是否完成向第2路串口转发,若没有完成则继续向第2路串口转发。其中第2路串口接收到数据后将数据存入缓存数组2中,并累计接收到的数据个数,清0累计无串口数据的时间,最后清除中断标志,退出中断,在主循环中检测接收的数据是否完成向第1路串口转发,若没有完成则继续向第1路串口转发。在主循环中同时检测无串口数据的时间是否大于30×(1/波特率)s,若大于同时数据非Flash擦除指令,则将缓存数组1和缓存数组2中的数据对应存入Flash的存储区域中,并记录存储区域的最终地址,最后分别清0累计无串口数据的时间、缓存数组1中接收到的数据个数、缓存数组2中接收到的数据个数、向第1路串口转发数据个数和向第2路串口转发数据个数。
如图1所示,主循环流程中Time_idle变量在定时器0中断中自加1,条件是其值小于10000,定时器0中断设置时间为(1/波特率)s。判断是否是Flash擦除指令、是否是波特率设置指令、是否是Flash数据读出指令,均采用数据个数和数组内容联合判断。当接收数据个数大于5且前6字节依次为0xAA、0xAA、0xAA、0xAA、0xAA、0x33时判断为Flash擦除指令;当接收数据个数大于5且前6字节依次为0xA5、0xA5、0xA5、0xA5、0x**、(为**的按位取反)时判断为波特率设置指令,且**为波特率对应序号;当接收数据个数大于5且前6字节依次为0xA7、0xA7、0xA7、0xA7、0xA7、0x77时判断为Flash数据读出指令。利用本发明方法设计的软件在普通双串口单片机上运行,***两个串行接口通信设备间进行通信延时测试。随机取出连续10组测试数据,见表1所示。
表1通信延时测试表
注:单片机外部晶振采用22.1184MHz。
可见,利用本发明的方法可保证需交换数据的两个设备准确、无丢失的完成数据交换,且整帧数据整体传输时延小于12×1/BaudRate s(即时延小于1.2字节数据传输时间)。当设备串行接口波特率115200bts,数据刷新率100Hz,数据帧长度80Byte时,软件可100%准确、无丢失的完成两个设备间双向数据交换。
运用本发明的支持串行接口透明传输的方法,可设计出支持串行接口透明传输的便携式数据存储器,可对RS232、RS422和RS485通信设备实施在线、无干扰的数据监控。运用此方法设计的储存器不占用被监控设备接口,传输时延非常小。运用此方法设计的储存器可用于众多的军用、民用装备的调试、测试,特别是复杂度较高的***在进行大型试验、关键性试验时用以记录***中各设备的通信数据,以便于事后分析。
本发明实施例的支持串行接口透明传输的装置包括微控制器,该微控制器上设有至少两个通用异步串口,其中第一通用异步串口与被监控设备连接,第二通用异步串口与一通信设备连接;
第一通用异步串口用于采用中断接收方式接收被监控设备的实时通讯数据并存入第一缓存数组中;
微控制器用于将第一缓存数组中的数据转发给第二通用异步串口,并通过该第二通用异步串口转发给通信设备;
第二通用异步串口用于采用中断接收方式接收通信设备的数据并存入第二缓存数组中;
微控制器还用于将第二缓存数组中的数据转发给第一通用异步串口,并通过该第一通用异步串口转发给被监控设备。
可将支持串行接口透明传输的装置设计为便捷式式数据存储器,本发明另一实施例的支持透明传输的便携式数据存储器,如图4所示,包括电源电路8,时钟电路9,复位电路7,ISP电路6,ARM处理器5,双路RS232串口驱动芯片和高速大容量Flash芯片11。利用电源电路,时钟电路,复位和ISP电路和ARM处理器组成ARM最小开发***,利用ARM处理器内部自带的一个USB设备控制器,外部增加双路RS232串口电平芯片,还可以增加2片RS422电平芯片设计出ARM处理器与外界通信所需的1路USB设备接口,2路RS232串口,2路RS422接口,利用高速大容量Flash芯片设计出存储ARM处理器接口数据所需的存储器。RS232和RS422接口采用超微矩形电连接器与外部设备相连,USB设备接口采用MINI USB与外部设备相连。
ARM处理器在嵌入式软件的控制下中断接收RS232串口1的数据,将数据暂存于ARM处理器的RAM的指定数组中,在检测到RS232串口2无中断的条件下立即将最近收到的串口1的1字节数据通过RS232串口2向外部设备发送,在一个数据帧转发完成后,将指定数组中的数据转存于串行Flash的指定块中;ARM处理器在嵌入式软件的控制下同理接收处理RS232串口2的数据。RS422接口数据处理方法与RS232串口数据处理方法类似。数组中的数据转存于串行Flash时按照时间计数加上帧编号同数据一起存储到Flash中,存储数据时从指定地址开始存储。串行Flash中数据可以通过USB设备接口读出分析,同时可以通过USB设备接口设置关键的通信参数,如帧长度和波特率。
ARM处理器5具有4路UART,RS232串口1和RS232串口2,分别与ARM处理器5的UART0和UART1相连;RS422接口3和RS422接口4,分别与ARM处理器5的UART2和UART3相连;ARM处理器5还具有1路USB Device接口;6是ISP下载控制电路;复位监测电路7,与ARM处理器5的相连;5V和3.3V电源变换电路8,给整个数据存储器供电;时钟电路9与ARM处理器5的XTAL1、XTAL2相连;USB接口电路10与ARM处理器5的USB_D+、USB_D-、VBUS、USB_CONNECT相连;串行SPI Flash芯片11与ARM处理器5的SPI通信口相连;状态指示灯12与ARM处理器5已定义的端口相连,用于指示通信状态。
ARM处理器5可选用LPC1768,具有4路UART和1路USB Device接口,2路CAN接口,1路SPI,512kB Flash,64kB SRAM,JTAG调试接口。5-ARM处理器的电源正极和电源负极之间增加滤波电容,采用耐压值16V的瓷介电容。
复位电路7可采用CAT811S,电源电压低于2.93V时,给ARM处理器5的nRST提供低电平复位信号。
电源电路8可采用LM2575-5将8V~40V的输入电压变换成5V的输出电压,最大输出电流1A;采用NCP5661DTADJRKG将5V的输入电压变换成3.3V的输出电压,最大输出电流1A,调节电阻的阻值精度不低于1%。同时将电源地POWER_GND和数字电源地DGND用磁珠GPB4516-300/6A连接。外部供电电源通过超微矩形电连接器J70A-222-009-261-TH连接。
时钟电路9可采用12MHz的晶振作为ARM处理器5的时钟源,采用32.768kHz晶振作为ARM处理器5的RTC振动器。
本发明一种支持透明传输的便携式数据存储器***接口单元包含1&2-RS232串口,3&4-RS422接口,6-ISP接口,10-USB接口,11-Flash芯片,12-状态指示。
1-RS232串口和2-RS232串口采用双路RS232电平转换芯片MAX232AESE实现,其中1-RS232串口的TTL电平的收发分别经过22Ω电阻与5-ARM处理器的第一路串口的收发相连,2-RS232串口的TTL电平的收发分别经过22Ω电阻与5-ARM处理器的第二路串口的收发相连;1-RS232串口和2-RS232串口2通过一个9芯超微矩形电连接器J70A-222-009-261-TH与外部需监控的设备相连。
RS422接口3和RS422接口4采用2片RS422差分电平转换芯片MAX488ESA实现,其中第一个MAX488ESA的TTL电平串口的收发分别经过1kΩ电阻与5-ARM处理器的第三路串口的收发相连,第二个MAX488ESA的TTL电平串口的收发分别经过1kΩ电阻与5-ARM处理器的第四路串口的收发相连。3-RS422接口的2根差分接收线、2根差分发送线和4-RS422接口的2根差分接收线、2根差分发送线都通过一个9芯超微矩形电连接器J70A-222-009-261-TH与外部需监控的设备相连。3-RS422接口的2根差分接收线和4-RS422接口的2根差分接收线之间均需跨接120Ω的电阻。
6-ISP接口与ARM处理器5对应端口相接,实现ARM处理器5重新上电或者复位后,ARM处理器5进入ISP状态。
USB接口10均经过22Ω的电阻后分别与ARM处理器5的对应端口相连,USB接口10的GND与数字电源地之间连接一个磁珠GPB4516-300/6A。
Flash芯片11可采用32Mb的串行(SPI)接口的MX25L3208D。
状态指灯12可用于对应指示RS232串口1的收发、RS232串口2的收发、RS422接口3的收发、RS422接口4的收发和USB通信指示,电源电路5V和3.3V输出均有指示。
本发明实施例支持透明传输的便携式数据存储器可将RS232串口1、RS232串口2、RS422接口3、RS422接口4和USB接口10的中断级别从高到低设置。
本发明实施例支持透明传输的便携式数据存储器通过超微矩形电连接器与外部设备连接进行RS232串口通信,ARM处理器5中断接收到RS232串口1的数据暂存于RAM中,在检测到RS232串口2无中断的条件下立即将最近收到的RS232串口1的1字节通过串口2向外部设备发送,在一个数据帧接收转发完成后,将暂存于RAM中的数据转存于串行Flash的1~31块中;ARM处理器5中断接收到RS232串口2的数据暂存于RAM中,在检测到RS232串口1无中断的条件下立即将最近收到的RS232串口2的1字节通过RS232串口1向外部设备发送,在一个数据帧接收转发完成后,将暂存于RAM中的数据转存于串行Flash的32~62块中。
本发明实施例支持透明传输的便携式数据存储器通过超微矩形电连接器与外部设备连接进行RS422通信,ARM处理器5中断接收到RS422接口3的数据暂存于RAM中,在检测到RS422接口4无中断的条件下立即将最近收到的RS422接口3的1字节通过RS422接口4向外部设备发送,在一个数据帧接收转发完成后,将暂存于RAM中的数据转存于串行Flash的1~31块中;ARM处理器5中断接收到RS422接口4的数据暂存于RAM中,在检测到串口3无中断的条件下立即将最近收到的RS422接口4的1字节通过RS422接口3向外部设备发送,在一个数据帧接收转发完成后,将暂存于RAM中的数据转存于串行Flash的32~62块中。
本发明一种支持透明传输的便携式数据存储器可通过USB接口10读取储存的通信数据,同时可以通过USB接口10设定通信的关键参数,包括数据帧长度和通信波特率。
本发明实施例的支持透明传输的便携式数据存储器透明传输接口数据最大延时为(12×1/Baudrate)秒,最高支持448kbps波特率,支持100Hz通信频率;当数据帧长度100Byte,通信频率10Hz时,存储器支持通信存储时间超过30min。
本发明实施例的支持透明传输的便携式数据存储器也可以设置成监测敏感数据段,输出触发信号,用作关键动作的备份控制。
本发明实施例的支持透明传输的便携式数据存储器可通过ISP控制1-RS232串口下载更新程序。
综上,本发明的支持透明传输的便携式数据存储器可以对正在通信的设备实施在线、无干扰的数据监控存储,事后可以通过USB设备接口读出Flash中存储的数据对各设备进行分析,它支持透明传输,不占用被监控设备接口;传输时延非常小;数据存储量大;指定地址存储,方便读回查看;存储数据带有时间戳和序号便于分析;数据存储器所选器件均为表贴汽车工业级器件,体积小重量轻,设计优化,可靠性高。此种数据存储器可用于众多的军用、民用装备的调试、测试,特别是复杂度较高的***在进行大型试验、关键性试验时用以记录***中各设备的通信数据,以便于事后分析。一种支持透明传输的便携式数据存储器也可以设置成监测敏感数据段,输出触发信号,用作关键动作的备份控制。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种支持串行接口透明传输的方法,其特征在于,包括以下步骤:
微控制器的第一通用异步串口采用中断接收方式接收被监控设备的实时通讯数据并存入第一缓存数组中;
将第一缓存数组中新接收到的数据转发给第二通用异步串口,并通过该第二通用异步串口转发给一通信设备;
微控制器的第二通用异步串口采用中断接收方式接收通信设备的数据并存入第二缓存数组中;
将第二缓存数组中新接收到的数据转发给第一通用异步串口,并通过该第一通用异步串口转发给被监控设备。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法还包括步骤:分别累计第一缓存数组中接收到的数据个数、第二缓存数组中接收到的数据个数、向第一通用异步串口转发的数据个数、向第二通用异步串口转发的数据个数以及无串口数据时间。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,该方法还包括步骤:
在数据传输过程中,检测无串口数据的时间是否大于预设时间,若大于,且同时未有Flash擦除指令,则将第一缓存数组和第二缓存数组中的数据对应存入Flash的存储区域中,并记录存储区域的最终地址。
4.一种支持串行接口透明传输的***,其特征在于,所使用的微控制器至少包含两个通用异步串口,其中第一通用异步串口与被监控设备连接,第二通用异步串口与一通信设备连接;
微控制器控制第一通用异步串口采用中断接收方式接收被监控设备的实时通讯数据并存入第一缓存数组中;
微控制器用于将第一缓存数组中新接收到的数据转发给第二通用异步串口,并通过该第二通用异步串口转发给通信设备;
微控制器控制第二通用异步串口采用中断接收方式接收通信设备的数据并存入第二缓存数组中;
微控制器还用于将第二缓存数组中新接收到的数据转发给第一通用异步串口,并通过该第一通用异步串口转发给被监控设备。
5.根据权利要求4所述的支持串行接口透明传输的***,其特征在于,该微控制器还包括至少三个定时器,分别用于设置第一通用异步串口的波特率、第二通用异步串口的波特率以及无串口数据时间。
6.根据权利要求5所述的支持串行接口透明传输的***,其特征在于,该***还包括外部存储器,用于存储外部设置参数,如波特率和存储被监控设备的通信数据;在数据传输过程中,通过微控制器检测无串口数据的时间是否大于预设时间30×(1/波特率)s,若大于,且同时未有Flash擦除指令,则将第一缓存数组和第二缓存数组中的数据对应存入存储器的Flash存储区域中,并记录存储区域的最终地址。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170222 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |