CN112003954B - 数据通信方法、数据通信***及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据通信方法、数据通信***及计算机可读存储介质，采用数据单线进行通信，硬件上线路结构简单，仅包含数据单线和地线两条线，降低了布线复杂度，从机通过充放电电容实现寄生供电，无需为从机设置额外的电源线。软件上在读取从机数据时主机在预设时间区间内通过检测数据单线的高低电平读取，由于读取数据的预设时间区间由主机决定，因此主机可以调节通信的波特率，进而调节通信速率。

Description

数据通信方法、数据通信***及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数据通信方法、数据通信***及计算机可读存储介质。

背景技术

随着科学技术的发展，传感器广泛应用于人们的生产生活中。传感器在采集到信号后将信号发送给上位机，上位机对数据进行处理。上位机通常采用MCU（MicrocontrollerUnit，微控制单元），传感器与MCU之间通过输出脉冲进行通信，利用脉冲个数代表数值，然而当MCU频率较低时，脉冲个数计数不准确，导致通信存在误差，且利用脉冲输出进行通信时通信波特率不可调，导致通信速率无法调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据通信方法、数据通信***及计算机可读存储介质。

为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种数据通信方法，所述方法包括：

接收从机根据数据读取请求进行数据转换后的转换完成指令；

响应于所述转换完成指令向所述从机发送读取命令；

在预设时间区间根据所述从机响应的电平信号读取所述从机采集的数据。

作为本发明一实施方式的进一步改进， 响应于所述转换完成指令向所述从机发送读取命令步骤包括：

先向所述从机发送低电平信号再发送高电平信号后释放。

作为本发明一实施方式的进一步改进，响应于所述转换完成指令向所述从机发送读取命令步骤包括：

向所述从机发送低电平信号后释放。

作为本发明一实施方式的进一步改进，在预设时间区间根据所述从机响应的电平信号读取所述从机采集的数据步骤包括：

接收所述从机发送的低电平信号并判断所述数据为0；或

接收所述从机发送的低高平信号并判断所述数据为1。

作为本发明一实施方式的进一步改进，接收所述从机根据数据读取请求进行数据转换后的转换完成指令步骤之前还包括：

在T1时间段内发送低电平信号至所述从机，以使所述从机检测到所述低电平信号后进行数据转换。

作为本发明一实施方式的进一步改进，接收所述从机根据数据读取请求进行数据转换后的转换完成指令步骤之前还包括：

在T2时间段内发送低电平信号至从机，以使所述从机掉电，T2时间段后释放并发送高电平信号至所述从机以使所述从机上电并进行数据转换。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述数据包括符号位、数据位和校验位；

所述校验位包括奇偶校验码或循环冗余校验码。

一种数据通信***，包括主机和从机，所述主机和所述从机通过数据单线连接；

所述主机包括第一端口和第二端口，所述第一端口通过所述数据单线连接所述从机，所述第二端口通过上拉电阻连接所述数据单线，并为所述从机供电；

所述主机包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现前述数据通信方法中的步骤。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述从机包括充放电电容，用于在所述数据单线为高电平时充电，所述数据单线为低电平时为从机供电。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述数据通信方法中的步骤。

相对于现有技术，本发明在读取从机数据时主机在预设时间区间内通过检测数据单线的高低电平读取，由于读取数据的预设时间区间由主机决定，因此主机可以调节通信的波特率，进而调节通信速率。

附图说明

图1是本发明一实施方式提供的数据通信方法流程图；

图2是本发明一实施方式提供的数据通信方法时序图；

图3是本发明又一实施方式提供的数据通信方法时序图；

图4是本发明一实施方式提供的数据通信***结构图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施例对本发明进行详细描述。但这些实施例并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施例所做出的结构或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

正如背景技术所述，在传感器通信技术领域，传感器通常为从机，MCU为主机，传感器采集到信号后将信号发送给MCU处理。传统技术中，一方面MCU主机与从机通信时由于利用脉冲输出进行通信时通信波特率不可调，导致通信速率无法调节，另一方面，传感器从机与主机之间通常采用I2C（Inter－Integrated Circuit，两线式串行总线）进行通信，I2C通信总线采用串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）进行双向通信，然后SCL和SDA两个独立的总线之间需要时序限制，增加了***控制的复杂度，且两个通信总线也增加了布线复杂度。

针对上述技术问题，本申请提出一种数据通信方法和***，用于主机与从机之间的通信，达到通信波特率可调、通信线少、控制简单的目的。

如图1所示，本发明第一实施方式提供一种数据通信方法，用于主机与从机之间的通信，该通信方法包括以下步骤：

S1：接收从机根据数据读取请求进行数据转换后的转换完成指令；

在本步骤之前，主机先发送数据读取请求至从机，从机根据数据读取请求进行数据转换，转换完成后发送数据转换完成指令至主机。本实施例中，从机可以是传感器，例如温度传感器、湿度传感器、气体传感器、电流传感器、压力传感器等，传感器采集到相应的数据后发送至主机，主机对数据进行处理。

S2：响应于转换完成指令向从机发送读取命令；

主机接收到从机发送的转换完成指令后，向从机发送读取命令，以读取从机转换完成的数据。

S3：在预设时间区间根据从机响应的电平信号读取从机采集的数据；

从机在接收到数据读取命令后，将数据发送至主机。本实施例中，主机和从机之间通过数据单线连接，从机发送的数据以数字信号传输，数字信号可以通过数据单线上的高低电平体现，数据单线根据从机的数据进行响应，主机在预设时间区间内通过检测数据单线的高低电平读取从机的数据，其中预设时间区间从读取开始时间到读取结束时间，由于读取数据的预设时间区间由主机决定，因此主机可以调节通信的波特率，进而调节通信速率。

在其中一个实施例中，在步骤S1接收从机根据数据读取请求进行数据转换后发送的转换完成指令步骤之前还包括主机发送数据读取请求的步骤。在一种实施方式中，发送数据读取请求包括：在T1时间段内发送低电平信号至从机，以使从机检测到低电平信号后进行数据转换。具体地，主机可以通过将数据单线拉低保持T1时间段，从机检测到数据单线上的低电平信号后进行数据转换，将采集到的数据转换为主机可处理的形式。本实施例中，T1的取值可以根据需要选取，例如T1大于200us。

在另一种实施方式中，发送数据读取请求包括：在T2时间段内发送低电平信号至从机，以使从机掉电，T2时间段后释放并发送高电平信号至从机以使从机上电并进行数据转换。具体地，主机包括第一端口和第二端口，主机的第二端口通过数据单线连接从机的信号端口，主机的第一端口通过上拉电阻连接至数据单线，主机内的电源通过第一端口连接上拉电阻，进而主机可以通过上拉电阻为从机供电。主机通过将数据单线下拉T2时间段，使从机掉电，在T2时间段后主机释放，数据单线的电平被上拉电阻拉高，进而从机上电，从机上电后即可开始进行数据转换。本实施例中，为使从机掉电，数据单线下拉时间T2远大于T1，通常T2为1ms。

进一步的，当主机发送数据请求后，从机进行数据转换，当从机数据转换完成后，从机通过数据单线发送数据转换完成指令，例如从机可以将数据单线下拉一定时间，当主机检测到数据单线上的低电平信号后即可开始进行数据采集。

在其中一个实施例中，步骤S2响应于转换完成指令向从机发送读取命令包括：先向从机从发送低电平信号再向从机发送高电平信号后释放。具体地，如图2所示，主机先将数据单线拉低T_L时长然后将数据单线拉高T_H时长后释放，从机检测到数据单线上的电平变化后，将准备好的数据通过数据单线发送，主机在预设时间区间T_B内读取数据单线上的数据，主机读取后再次将数据单线先拉低T_L时长再拉高T_H时长后释放，读取下一个数据，直至数据全部读完。

进一步地，当从机发送的数据为0时，从机驱动数据单线下拉为低电平，主机检测到数据单线上的低电平后读取数据0，当从机发送的数据为1时，数据单线由上拉电阻拉高，主机检测到数据单线上的高电平后读取数据1，主机读取每个比特数据的时长由T_B决定。当数据单线由上拉电阻拉高时，上拉电阻同时为从机供电。

在另一种实施方式中，步骤S2响应于转换完成指令向从机发送读取命令包括：向从机发送低电平信号后释放。具体地，如图3所示，主机将数据单线拉低T_L时长后释放，从机检测到数据单线上的脉冲下降沿后将数据通过数据单线发送，主机在预设时间区间内读取数据单线上的数据，主机读取数据后再次将数据单线拉低T_L时长后释放，读取下一个数据，直至数据全部读完。

进一步地，当从机发送的数据为0时，从机驱动数据单线下拉为低电平，主机检测到低电平后读取数据0，当从机发送的数据为1时，数据单线由上拉电阻拉高，主机等待T_sample时长后读取数据单线上的数据。

在其中一个实施例中，主机读取的数据包括符号位、数据位和校验位，其中校验位可以采用奇偶校验码、循环冗余校验码、异或校验码等。

如图4所示，本发明的一种实施方式提供一种通信***，包括主机100和从机200，主机100和从机200通过数据单线连接，且主机100和从机200均通过地线接地。主机100包括第一端口和第二端口，第一端口通过数据单线连接从机200，第二端口通过上拉电阻R连接至数据单线，并为从机200供电，硬件上线路结构简单，仅包含数据单线和地线两条线，降低了布线复杂度。

主机100包括存储器和处理器，存储器存储有可以在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时可以实现前述数据通信方法中的步骤。

从机200内还包括充放电电容，在执行前述数据通信方法时，当主机100通过上拉电阻拉高数据单线上的电平时，上拉电阻通过数据单线为从机200中的充放电电容充电，同时为从机200供电，当数据单线为低电平时，充放电电容放电为从机200供电。通过充放电电容实现寄生供电，无需为从机设置额外的电源线，结构简单，降低了布线复杂度。

本发明一实施方式还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的数据通信方法中的步骤。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的模块，***和方法，均可以通过其它的方式实现。以上所描述的***实施方式仅仅是示意性的，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施方式中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以2个或2个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种数据通信方法，其特征在于，所述方法包括：

主机接收从机根据数据读取请求进行数据转换后的转换完成指令；

响应于所述转换完成指令向所述从机发送读取命令：先向所述从机发送低电平信号再发送高电平信号后释放，经过预设时间区间后，先向所述从机发送低电平信号，再发送高电平信号后释放；

在预设时间区间主机对所述从机响应的电平信号进行读取；

所述预设时间区间由主机决定，所述主机通过调节预设时间区间来调节通信的波特率，进而调节通信速率。

2.根据权利要求1所述的数据通信方法，其特征在于，响应于所述转换完成指令向所述从机发送读取命令步骤还可以包括：

向所述从机发送低电平信号后释放。

3.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，在预设时间区间根据所述从机响应的电平信号读取所述从机采集的数据步骤包括：

接收所述从机发送的低电平信号并判断所述数据为0；或

接收所述从机发送的高电平信号并判断所述数据为1。

4.根据权利要求1所述的数据通信方法，其特征在于，接收所述从机根据数据读取请求进行数据转换后的转换完成指令步骤之前还包括：

在T1时间段内发送低电平信号至所述从机，以使所述从机检测到所述低电平信号后进行数据转换。

5.根据权利要求1所述的数据通信方法，其特征在于，接收所述从机根据数据读取请求进行数据转换后的转换完成指令步骤之前还包括：

在T2时间段内发送低电平信号至从机，以使所述从机掉电，T2时间段后释放并发送高电平信号至所述从机以使所述从机上电并进行数据转换。

6.根据权利要求1所述的数据通信方法，其特征在于，所述数据包括符号位、数据位和校验位；

所述校验位包括奇偶校验码或循环冗余校验码。

7.一种数据通信***，其特征在于，包括主机和从机，所述主机和所述从机通过数据单线连接；

所述主机包括第一端口和第二端口，所述第一端口通过所述数据单线连接所述从机，所述第二端口通过上拉电阻连接所述数据单线，并为所述从机供电；

所述主机包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1-6任一项所述的数据通信方法中的步骤。

8.根据权利要求7所述的数据通信***，其特征在于，所述从机包括充放电电容，用于在所述数据单线为高电平时充电，所述数据单线为低电平时为从机供电。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任意一项所述的数据通信方法中的步骤。

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