CN111431668B - 基于多节点uart通讯的波特率切换方法、空调***及处理器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多节点UART通讯的波特率切换方法、空调***及处理器。所述的切换方法包括主机和多个从机，主机每T1时间切换一次波特率，对所有从机的波特率进行点名，并根据所有从机答复的波特率进行判断，选择共有的波特率进行通讯。在主从机的通信协议中设置波特率优先级，如所有从机答复的共有波特率唯一，则使用该共有的波特率进行通讯；如所有从机答复的共有波特率不唯一，则主机对所有从机的波特率进行仲裁，选择共有波特率中最高优先级进行通讯。本发明有效地解决多节点UART通讯中，切换波特率不同步引起的通讯问题。

Description

基于多节点UART通讯的波特率切换方法、空调***及处理器
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种基于多节点UART通讯的波特率切换方法、空调***及处理器。
背景技术
多节点通用异步收发器（UART）技术具有低成本、高可靠性、可容纳通讯节点数多的优点，因此，其在空调行业具有广泛的应用，尤其是针对通讯节点数多的多联机组。
随着技术的更新换代升级，多节点UART通讯的波特率也进行相应的调整，行业内比较常见的通讯波特率有1200、2400、4800、9600、19200。常规的波特率更换会导致同一通讯网络中各个节点不同版本的主板出现通讯失败，无法协调解决多节点的UART通讯与波特率切换问题。例如，一台售后的多联机组有1台主机8台从机，如果其中1台从机损坏，更换的新从机主板使用的波特率与旧主板不同时则会出现无法通讯的问题。
因此，如何设计一种基于多节点UART通讯的波特率切换方法以使得不同波特率的从机能与主板相互兼容是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中多联机组由于波特率不相同导致的通讯失败问题，本发明提出一种基于多节点UART通讯的波特率切换方法，该方法从通讯时序和通讯协议层面进行改进，以达到正常通讯的目的。
本发明提出一种基于多节点UART通讯的波特率切换方法，包括主机和多个从机，其中，所述波特率切换方法包括：主机每T1秒切换一次主机波特率，主机分波特率对所有从机的波特率进行点名，主机分波特率对所有从机的波特率进行点名，主机根据所有从机反馈的波特率进行判断，选择共有的波特率进行通讯。
在本发明提出的方法中，首先在通信协议中设置波特率优先级，如所有从机答复的共有波特率唯一，则使用该共有的波特率进行通讯；如所有从机答复的共有波特率不唯一，则主机根据对所有从机的波特率进行仲裁，选择共有波特率中最高优先级进行通讯。
优选地, 当存在3台以上从机时，所有从机的切换步长相等。
优选地, 所述主机波特率的切换步长A1大于从机波特率的切换步长A2，并保证A1/A2 = N，1＜N＜2，同时，A2＜（A1-A2）＜3倍单帧通讯周期。
优选地，所述主机波特率的切换步长A2大于10倍单帧通讯周期。
优选地, 所有从机按照通讯地址顺序向主机答复波特率信息。
优选地，主机和从机的波特率切换是非同步的。
在一实施例中, 本发明提出的波特率切换方法包括以下步骤：
S21.主机分波特率对所有从机进行点名；
S22.所有从机按照通讯地址顺序向主机答复波特率信息；
S23.主机收集所有从机的波特率信息；
S24.主机判断可共用波特率的数量是否大于1，若否，则使用该唯一的波特率进行通讯；若是，则转步骤S25；
S25.使用所有共有波特率中的最高优先级进行通讯。
本发明还提出一种多联机空调***，所述空调***使用上述基于多节点UART通讯的波特率切换方法进行通讯。
本发明还提出一种处理器，用于运行计算机程序，所述计算机程序运行时执行上述基于多节点UART通讯的波特率切换方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1. 本发明提出的方法应用于多联机在后续的更新换代中，可以自由组合多种波特率，使主机和从机完全兼容，解决了多节点UART通讯中，切换波特率不同步引起的通讯失败问题。
2. 本发明提出的方法可靠性高，实施简单，无需增加额外成本。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是多节点UART通讯电路示意图；
图2是多节点UART通讯波特率切换时序图；
图3是多节点UART通讯波特率切换的协议图表；
图4是多节点UART通讯波特率选择流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，通过参考附图描述的实施例是示意性的，仅用于解释本发明，并不对本发明构成限制。
图1显示多节点UART通讯电路原理图。如图1所示，主机侧具有两级以上的电流放大，将主机的通讯信号电流放大后发送至多个从机节点，按照指定的波特率进行通讯。以多联空调机组为例，包括一台主机和N台从机，主机和从机之间通过UART通讯。其中，主机包括：主控板、发送端TX、接收端RX、第一级功率放大器9012、第二级功率放大器9013。从机包括：驱动板、发送端TXS、接收端RXS，驱动板包括：主板、与发送端TSX相连的光耦隔离器件和与接收端RXS相连的光耦隔离器件。光耦隔离器件用于解决板间电位不同的问题。主机和从机之间通过总线通讯，不须要专用芯片，只需要通讯接口以平行线方式电气互联。
主机发送端TX发送的信号通过第一级功率放大器9012和第二级功率放大器9013放大,然后按照指定的波特率在总线TX_BUS上发出，经从机驱动板后到接收端RXS接收，与从机进行通讯。多个从机分别采用并联方式与通信总线连接，从机的发送端TXS按照指定的波特率通过驱动板和总线将通讯信号发出送至主机的接收端RX接收。
图2是多节点UART通讯波特率切换时序图。随着多节点UART通讯的更新，目前出现主机和从机各节点均可能有多个不同波特率的情况，此类情况将造成无法正常通讯。图中曲线1显示主机的波特率，曲线2显示从机的波特率。当主从机的波特率不相同时会导致通讯失败。以一台具有1台主机8台从机的多联机机组为例，出厂时以波特率1进行通讯，售后当其中1台从机损坏，而更换的新从机主板的波特率2与旧主板的波特率1不同时，这种情况进行波特率切换会导致同一通讯网络中各个节点不同版本的主从机出现通讯失败，无法协调解决多节点的UART通讯与波特率切换问题。
为解决该技术问题，本发明提出一种基于多节点UART通讯的波特率切换方法，该方法中，主机每T1时间切换一次波特率，对所有从机的波特率进行点名，并根据所有从机答复的波特率进行判断，选择共有的波特率进行通讯。
在本发明提出的方法中，首先要在主从机的通信协议中设置波特率优先级，如所有从机答复的共有波特率唯一，则使用该共有的波特率进行通讯；如所有从机答复的共有波特率不唯一，则主机对所有从机的波特率进行仲裁，选择共有波特率中最高优先级进行通讯。
在本发明提出的方法中，在主机与从机之间的通讯协议中增加波特率信息，将波特率信息增添加载到有效数据之后、结束与校验之前。图3是多节点UART通讯波特率切换的协议图表，其中，主机点名协议中包括：协议特定码、被点者ID号、有效数据位、当前主板包含波特率情况、结束与校验；从机回复协议中包括：协议特定码、点名者ID号、有效数据位、当前主板包含波特率情况、结束与校验。上电后，主机通过协议特定码实现和从机，然后点名ID号、发送有效数据和当前主板包含波特率情况，最后校验并结束。同样的，从机回复主机也通过协议特定码实现单工通讯，然后被点ID号、发送有效数据和当前主板包含波特率情况、校验并结束，最后主机将从机中当前主板包含波特率情况进行储存列表。
图4显示本发明波特率切换方法的流程图，包括以下步骤：
S21.上电后，主机分波特率对所有从机进行点名；
S22. 所有从机按照通讯地址顺序向主机答复波特率信息；
从机在回复主机点名时，答复当前主板包含的所有波特率信息；
S23.主机收集所有从机的波特率信息；
S24.判断可共用波特率的数量是否大于1，若否，则使用当前可用的波特率进行通讯；若无则转步骤S25；
S25.使用共用波特率中的最高优先级进行通讯。
在一多联空调机组中，包括一台主机和N台从机，主机能够以波特率1、波特率2和波特率3进行通讯。从机1能够以波特率1、波特率2和波特率3进行通讯；从机2能够以波特率2和波特率3进行通讯；从机3能够以波特率1和波特率3进行通讯……；从机N能以波特率3进行通讯。优先级设置的顺序是波特率1级别最高，依次递减。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
举例说明，当从机开1-3台时，主机分波特率对从机1-3进行点名，从机答复的结果是存在一个共同的波特率3，则机组选择波特率3进行通讯。当从机开1-2台时，主机分波特率对从机1-2进行点名时，从机答复的结果是存在二个共同的波特率2和3，此时，主机需要根据通讯协议中预先设定的优先级进行仲裁，由于波特率2的级别高于波特率3，因此机组选择波特率2进行通讯。
在本发明提出的方法中，主机波特率的切换步长A1应大于从机切换步长A2，两者的比例 A1/A2 = N，N的取值须满足大于1小于2；同时，A1-A2满足大于A2小于3倍单帧通讯周期。当不满足上述条件时，也可进行波特率切换，但是这样不能解决偶发性的通讯故障。同时，主机与从机切换时间步长不同，避免了循环切换。比较常见的，若A1-A2小于A2的单帧周期的3倍，则可能会出现通讯数据尚未完毕就开始切换，这会导致错过通讯时间。作为一般例子的，主机9600波特率持续到第4秒时，从机刚好由4800切换到9600，而第5秒主机切换为4800，留下的1秒时间不足以建立通讯，从而导致通讯失败。
优选地，A2满足大于等于10倍单帧周期。当有3个及以上节点时，采用所有从机切换步长相等均为A2的方式进行通讯。为防止可能存在的通讯丢帧和避免通讯信号较差的情况下无法正常建立通讯，A2必须保证有足够的帧数用来进行通讯建立，优选地，10倍于单帧周期。
在本发明提出的方法中，主机和从机的波特率切换是非同步的。如图2为多节点UART通讯波特率切换时序图，图2示出了2种波特率情况的切换：主机波特率切换和从机波特率切换，示例性地给出具体主机由上面的波特率1切换到下面的波特率1的曲线。如果波特率的切换同步，那么将会出现主机由上面的波特率1切换至下面的波特率1的同时，从机此时刚好由下面的波特率2切换至上面的波特率2，这会导致主机和从机将永远无法建立通讯。
在一实施例中，主机波特率在上电初期以9600波特率对从机进行点名，如未收到从机的通讯信号，则5s后将波特率切换到4800；在此过程中，从机上电初期为4800，未接收到主机信号，则3s后将波特率切换到9600，此时与主机5s的9600波特率时间有一个2s的时间重叠区，在此重叠区可保证主机与从机建立通讯。
主机根据收到的所有从机波特率信息，进行共有波特率选择，如共有波特率唯一，则使用当前波特率进行通讯；如有多个波特率共有，则根据优先级进行选择，优先级可以由各厂家自行确定。
本发明提出的波特率切换方法应用于多联机空调***，可有效解决多节点UART通讯的波特率切换问题，杜绝切换带来的通讯失败。此外，本发明提出的切换方法还可以通过软件作为计算机程序存储在处理器中，当处理器运行时调用该计算机程序通过软件解决波特率切换问题，无须更换硬件电路或元器件，进一步降低了设备售后维修的成本。
尽管上面已经结合实施例和附图对本发明技术方案进行了说明，但应当理解到，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和构思的情况下可以对这些实施例进行变化，这些变化应该包含在本发明所附权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于多节点UART通讯的波特率切换方法,包括主机和多个从机，其特征在于，所述波特率切换方法包括:主机每T1时间切换一次波特率，对所有从机的波特率进行点名，并根据所有从机答复的波特率进行判断，选择共有的波特率进行通讯；其包括以下步骤：
S21、主机分波特率对所有从机进行点名；
S22、所有从机按照通讯地址顺序向主机答复波特率信息；
S23、主机收集所有从机的波特率信息；
S24、主机判断可共用波特率的数量是否大于一，若否，则使用该唯一的波特率进行通讯;若是则转步骤S25；
S25、使用所有共有波特率中的最高优先级进行通讯。
2.根据权利要求1所述的波特率切换方法，其特征在于,在主从机的通信协议中设置波特率优先级,如所有从机答复的共有波特率唯一，则使用该共有的波特率进行通讯;如所有从机答复的共有波特率不唯一，则主机对所有从机的波特率进行仲裁，选择共有波特率中最高优先级进行通讯。
3.根据权利要求1所述的波特率切换方法，其特征在于,从机波特率的切换步长A2 大于10倍单帧通讯周期。
4.根据权利要求3所述的波特率切换方法，其特征在于，当存在三台以上从机时，所有从机的切换步长相等。
5.根据权利要求1所述的波特率切换方法，其特征在于，所有从机按照通讯地址顺序向主机答复波特率信息。
6.根据权利要求1所述的波特率切换方法，其特征在于，主机和从机的波特率切换是非同步的。
7.一种多联机空调***，其特征在于，所述空调***使用权利要求1至6任一项所述的基于多节点UART通讯的波特率切换方法进行通讯。
8.一种处理器，用于运行计算机程序，其特征在于，所述计算机程序运行时执行权利要求1至6任一项所述的基于多节点UART通讯的波特率切换方法。
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