一种单总线异步串口通信系统及其通信方法技术方案

本发明专利技术公开了一种单总线异步串口通信系统及其通信方法，包括主设备和从设备，所述主设备和所述从设备之间通过一根数据总线实现连接，所述从设备内置有串口通信接口电路，其实现对所述主设备的波特率检测和调整，接受所述主设备的控制命令和数据，并返回相应的响应数据。本发明专利技术采用单总线传输数据，采用位宽计数比较技术实现波特率自动检测。即从设备只需要一根数据线就可以和主设备进行数据传输，极大的降低了通信接口的复杂度。波特率自动检测采用专用位宽计数比较技术可以快速准确的自动检测通信波特率，采用的集成电路晶体管数目少，节约芯片成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，特别是涉及一种单总线异步串口通信系统及其通信方法。
技术介绍
通用异步串口通信具有协议简单、功耗低、传输距离远的特点，广泛应用于各种低速率数字通信接口。标准的异步串口收发机系统中，主设备和从设备之间需要连接四根线，分别是串口数据传输线(TX)、串口数据接收线(RX)、发送数据请求线(RTS)、清除发送线(CTS)。现有通用异步串口通信系统存在接口线过于复杂的问题，并且不同设备之间进行串口通信时需要调整波特率以进行正常通信。虽然目前有很多实现波特率自动检测的技术，但是都是基于软件配置或者是采用查表方式进行波特率匹配，实现效率不够高。
技术实现思路
为此，本专利技术要解决的技术问题是标准的异步串口收发机系统中需要四根连接线，并且波特率自动检测效率较低，占用资源较多。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种单总线异步串口通信系统，包括：主设备和从设备，所述主设备和所述从设备之间通过一根数据总线实现连接，所述从设备内置有串口通信接口电路，其实现对所述主设备的波特率自动检测和调整，接受所述主设备的控制命令和数据，并返回相应的响应数据。优选的，所述串口通信接口电路包括：上升沿检测模块、下降沿检测模块、脉宽计数器、接收计数器、移位寄存器、错位比较器、接收数据缓存器、word计数器，其中所述上升沿检测模块、所述下降沿检测模块、所述移位寄存器均与所述数据总线连接，用于接收数据总线发送的数据；所述上升沿检测模块和所述下降沿检测模块与所述脉宽计数器和所述接收计数器连接；所述接收计数器与所述错位比较器和所述word计数器连接，所述错位比较器和所述word计数器连接与所述移位寄存器，所述移位寄存器发送数据至所述接收数据缓存器中。优选的，所述串口通信接口电路还包括：输出状态控制机、发送计数器、发送数据缓存器、总线接口控制器，其中所述发送计数器发送脉冲至所述输出状态控制机，所述输出状态控制机存储数据至所述发送数据缓存器中，所述总线接口控制器将所述发送数据缓存器中的数据发送至所述数据总线。优选的，所述串口通信接口电路还包括一个基准时钟，所述脉宽计数器、所述接收计数器和所述发送计数器的时钟均来自于所述基准时钟。一种单总线异步串口通信方法，包括如下步骤：波特率自动检测步骤：上电之后主设备发送OX01数据给从设备，从设备通过检测数据总线上的第一个下降沿和第一个上升沿之间的宽度来计算当前通信波特率；数据接收步骤：主设备发送数据给从设备，从设备启动接收计数器开始计数，而后接收计数器将当前值与脉宽计数器右移一位之后的值进行比较并输出bit采样时钟；数据总线上的数据在bit采样时钟的作用下被依次送入移位寄存器中，当采样信号完成后，起始位已经被移出位移寄存器；有用的数据会被存放在移位寄存器中的低八位中，该数据在word计数器产生的word采样时钟作用下装载到接收数据缓存器中；数据发送步骤：从设备向主设备发送数据时，输出数据通过总线控制接口的一个三态门输出到数据总线上。优选的，还包括波特率重设步骤：主设备向从设备发送OXFF命令，从设备收到OXFF数据之后，启动内部复位电路，将脉宽计数器复位，在收到下一次波特率检测命令后脉宽计数器开始新的计数，重复波特率自动检测步骤。优选的，所述数据接收步骤具体包括：当数据总线有下降沿出现时，接收计数器开始计数，当接收计数器等于脉宽计数器的数值时，接收计数器在下一个基准时钟信号时刻被置1，然后开始下一轮计数，完成10轮计数后被强制复位；接收计数器在计数的循环过程中，将当前值与脉宽计数器右移一位之后的值进行比较，如果相同则输出一个bit采样时钟，在一次通信过程中会产生10个bit采样脉冲；数据总线上的数据在bit采样时钟的作用下被依次送入一个9位的移位寄存器中，当十次采样信号完成后，起始位已经被移出位移寄存器；有用的数据会被存放在移位寄存器中的低八位中，该数据在word计数器产生的采样脉冲的作用下一次性装载到接收数据缓存器中。优选的，所述数据发送步骤具体包括：当发送数据使能有效时，发送计数器开始计数，当计数值等于存储于脉宽计数器中的数值时，输出一个bit发送脉冲；随后发送计数器在下一个基准时钟时被置1，开始下一轮计数和比较，依次循环，直至产生10个bit位传输脉冲；发送数据的顺序控制由输出状态控制机执行，输出状态控制机在第一个传输脉冲来时，将输出数据总线拉置低电平，随后的8个传输脉冲来时，依次将存储在发送数据缓存器中的待发送数据送到数据总线上，发送顺序还是从低位开始发送，在第10个传输脉冲来时，将数据总线电平拉高。本专利技术的有益效果：采用单总线传输数据，采用位宽计数比较技术实现波特率自动检测。从设备只需要一根数据线就可以和主设备进行数据传输，极大的降低了通信接口的复杂度。波特率自动检测采用专用位宽计数比较技术可以快速准确的自动检测通信波特率，采用的集成电路晶体管数目少(300门左右)，节约芯片成本。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：图1是本专利技术单总线异步串口通信系统的原理图。具体实施方式实施例1参见图1，为符合本实施例所述的一种单总线异步串口通信系统，包括：主设备和从设备，所述主设备和所述从设备之间通过一根数据总线实现连接，所述从设备内置有串口通信接口电路，其实现对所述主设备的波特率自动检测和调整，接受所述主设备的控制命令和数据，并返回相应的响应数据。优选的，所述串口通信接口电路包括：上升沿检测模块、下降沿检测模块、脉宽计数器、接收计数器、移位寄存器、错位比较器、接收数据缓存器、word计数器，其中所述上升沿检测模块、所述下降沿检测模块、所述移位寄存器均与所述数据总线连接，用于接收数据总线发送的数据；所述上升沿检测模块和所述下降沿检测模块与所述脉宽计数器和所述接收计数器连接；所述接收计数器与所述错位比较器和所述word计数器连接，所述错位比较器和所述word计数器连接与所述移位寄存器，所述移位寄存器发送数据至所述接收数据缓存器中。优选的，所述串口通信接口电路还包括：输出状态控制机、发送计数器、发送数据缓存器、总线接口控制器，其中所述发送计数器发送脉冲至所述输出状态控制机，所述输出状态控制机存储数据至所述发送数据缓存器中，所述总线接口控制器将所述发送数据缓存器中的数据发送至所述数据总线。优选的，所述串口通信接口电路还包括一个基准时钟，所述脉宽计数器、所述接收计数器和所述发送计数器的时钟均来自于所述基准时钟。本实施例采用单总线传输数据，采用位宽计数比较技术实现波特率自动检测。标准的异步串口收发机系统中，主设备和从设备之间需要连接四根线，分别是串口数据传输线(TX)、串口数据接收线(RX)、发送数据请求线(RTS)、清除发送线(CTS)。本专利技术中的从设备只需要一根数据线就可以和主设备进行数据传输，极大的降低了通信接口的复杂度。实施例2一种基于实施例1所述的单总线异步串口通信系统的通信方法，包括如下步骤：波特率自动检测步骤：上电之后主设备发送OX01数据给从设备，从设备通过检测数据总线上的第一个下降沿和第一个上升沿之间的宽度来计算当前通信波特率；具体在于：采用一个脉宽计数器从下降沿开始计数，到上升沿来的时候停止。计数器的时钟来自电路内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单总线异步串口通信系统，其特征在于，包括：主设备和从设备，所述主设备和所述从设备之间通过一根数据总线实现连接，所述从设备内置有串口通信接口电路，其实现对所述主设备的波特率自动检测和调整，接受所述主设备的控制命令和数据，并返回相应的响应数据。

【技术特征摘要】
1.一种单总线异步串口通信系统，其特征在于，包括：主设备和从设备，所述主设备和所述从设备之间通过一根数据总线实现连接，所述从设备内置有串口通信接口电路，其实现对所述主设备的波特率自动检测和调整，接受所述主设备的控制命令和数据，并返回相应的响应数据。2.如权利要求1所述的一种单总线异步串口通信系统，其特征在于，所述串口通信接口电路包括：上升沿检测模块、下降沿检测模块、脉宽计数器、接收计数器、移位寄存器、错位比较器、接收数据缓存器、word计数器，其中所述上升沿检测模块、所述下降沿检测模块、所述移位寄存器均与所述数据总线连接，用于接收数据总线发送的数据；所述上升沿检测模块和所述下降沿检测模块与所述脉宽计数器和所述接收计数器连接；所述接收计数器与所述错位比较器和所述word计数器连接，所述错位比较器和所述word计数器连接与所述移位寄存器，所述移位寄存器发送数据至所述接收数据缓存器中。3.如权利要求1或2所述的一种单总线异步串口通信系统，其特征在于，所述串口通信接口电路还包括：输出状态控制机、发送计数器、发送数据缓存器、总线接口控制器，其中所述发送计数器发送脉冲至所述输出状态控制机，所述输出状态控制机存储数据至所述发送数据缓存器中，所述总线接口控制器将所述发送数据缓存器中的数据发送至所述数据总线。4.如权利要求3所述的一种单总线异步串口通信系统，其特征在于，所述串口通信接口电路还包括一个基准时钟，所述脉宽计数器、所述接收计数器和所述发送计数器的时钟均来自于所述基准时钟。5.一种单总线异步串口通信方法，其特征在于，包括如下步骤：波特率自动检测步骤：上电之后主设备发送OX01数据给从设备，从设备通过检测数据总线上的第一个下降沿和第一个上升沿之间的宽度来计算当前通信波特率；数据接收步骤：主设备发送数据给从设备，从设备启动接收计数器开始计数，而后接收计数器将当前值与脉宽计数器右移一位之后的值进行比较并输出bit采样时钟；数据总线上的数据在bit采样时钟的作用下被依次送入移位寄存器中，当采样信号完成后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张薇，
申请(专利权)人：天津北芯微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12