一种智能数据总线协议及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能数据总线协议及系统，本发明专利技术所述的一种智能数据总线协议，第一层定义用于数据包传输的传输线路、发送机和接收机在物理方面的标准；第二层定义数据包的编码和解码方式；第三层定义数据包的帧格式；根据协议生成数据包，生成数据包包括第三层定义的帧格式，并根据第二层对数据包进行编码；再根据协议的第一层将数据包从控制设备传输到被询问的外部设备，最后根据协议的第二层对数据包进行解码，并回传被询问的相关数据。本发明专利技术还提供了一种控制传输系统和传输数据系统。本发明专利技术提高了对总线带宽的有效利用率，提升了数据在总线中的传输效率，有效的节约了实际的物理空间和重量；实现了总线的物理通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种智能数据总线协议及系统
本专利技术涉及数据传输领域，具体是一种智能数据总线协议及系统。
技术介绍
目前，商业应用比较广泛的无人机遥感系统是由传感器，传感路由器，遥感收发机，地面收发机依次连接而成。典型地，传感器设备和用于控制传输的设备系统在物理上分离。这样，为了传送传感器采集获得的数据，需要所有数据都传输给传感路由器，编码后再传输给遥感接收机，然后通过无线电的方式传回地面收发机。而现有的传感器在设计初始往往都采用不同的通讯接口和传输速率，通过传感路由器为每种传感器预留了不同的数据输入口来连接。为了可靠地通信并提供在不同类型的传感器和不同类型的控制传输设备之间的互操作性，可创建设计用于硬件、数据包的组帧等的通信标准。例如，已经成为个人计算系统和外围设备之间的通信开发了一种称为通用串行总线(USB:可以从USBImplementersForum，Inc.,Portland,OR得到其规范)的标准。
技术实现思路
为了克服现有遥感系统在数据传输速率以及扩展性方面的不足，本专利技术提供了一种智能数据总线协议，只要符合该协议的设备均可被任意连接到SmartPort总线上而无关乎设备本身的类型以及连接的顺序；同时提供了一种采用智能数据总线协议的控制传输系统，以及一种采用智能数据总线协议的传输数据系统。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种智能数据总线协议，包括以下三层：第一层、定义用于数据包传输的传输线路、发送机和接收机在物理方面的标准；第二层、定义数据包的编码和解码方式；第三层、定义数据包的帧格式；根据协议生成数据包，生成数据包包括第三层定义的帧格式，并根据第二层对数据包进行编码；再根据协议的第一层将数据包从控制设备传输到被询问的外部设备，最后根据协议的第二层对数据包进行解码，并回传被询问的相关数据。作为本专利技术进一步的方案：第一层具体根据ISO的OSI7层通信任务模型中的物理层来定义；第二层具体根据ISO的OSI7层通信任务模型中的数据链层来定义。作为本专利技术进一步的方案：所述数据包的帧格式包括报文头和响应部分；其中报文头包括同步场以及DataID；响应部分包括数据场以及校验场。报文头包括同步场以及DataID；响应部分包括数据场以及校验场的组合。作为本专利技术进一步的方案：所述外部设备在其内微处理器MCU的控制下通过普通UART/SCI接口的低成本硬件实现协议的第二和第三层。一种采用智能数据总线协议的控制传输系统，包括根据第一层而定义的主机、SmartPort总线和至少一个从机；该系统以无线收发机作为主机，以节点设备作为从机，所述主机同时执行主任务和从任务，从机只执行从任务；根据第二层和第三层、并通过SmartPort总线与外部设备进行双向通信；在主任务的控制下进行，主任务向SmartPort总线上发送报头，所有从任务接受报头并解释标志符，某一个需要发送的从任务根据标志符向SmartPort总线上发送响应，而其他从任务则根据标志符决定是否接受相应。作为本专利技术进一步的方案：SmartPort总线是一条单总线，从机节点通过“线与”的方式接入SmartPort总线。作为本专利技术进一步的方案：每个从机均设置有一个独有的物理ID，平时从机仅输入支路导通，处于仅接受的状态，不向SmartPort总线发送任何数据；当收取与从机的物理ID相符合的信号后激活，并开始向SmartPort总线发送其数据；在数据传输完毕后从机再次恢复到此前的接收状态。作为本专利技术进一步的方案：该采用智能数据总线协议的控制传输系统还能进行如下错误检测，1)位错误：通信节点向SmartPort总线发送数据时也回读SmartPort总线上的数据，当发送和接受到的数据不一致时产生位错误；2)校验和错误：即接收方检测到的数据场和校验场的累加和不为0xFF，产生校验和错误；3)从机不响应错误：主机发送报头后，在规定的时间内没有完成报文发送，则产生从机不响应错误；4)同步场不一致错误：同步场的时间间隔不符合定义要求；5)没有SmartPort总线活动：在规定时间内没有检测到SmartPort总线传输报文。作为本专利技术进一步的方案：所述从机的物理ID与应用ID为分离状态。作为本专利技术进一步的方案：所述主机能挂载无线模块并通过2.4GHz无线方式互相连接。作为本专利技术进一步的方案：该SmartPort总线的输出支路包括串联的反向器、三态门缓冲器和限流电阻；且反向器的另一端与从机的微处理器MCU的TXD输出脚相连；三态门缓冲器的另一端与微处理器MCU的OE管脚相连；限流电阻另一端与SmartPort总线输出脚的SmartPort脚相连；该SmartPort总线的输入支路包括输出电阻、输入电阻、初始状态钳位电阻和N型三极管，所述输出电阻一端与3.3V直流电源相连，N型三极管的集电极与微处理器MCU的RX管脚以及输出电阻的另一端相连；N型三极管的发射极分别与微处理器MCU的GND管脚以及初始状态钳位电阻相连；N型三极管的基极分别与初始状态钳位电阻的另一端以及输入电阻相连；输入电阻的另一端与SmartPort总线输出脚的V++脚相连。作为本专利技术进一步的方案：当输入支路从SmartPort总线中收取到与其物理ID相符合的信号后，从机的微处理器MCU的OE管脚从低电平转变为高电平，激活输出支路为导通，开始向数据总线发送其数据；在数据传输完毕后从机的微处理器MCU的OE管脚恢复为低电平并断开输出支路，从机再次恢复到此前的接收状态。作为本专利技术进一步的方案：该SmartPort总线采用单一信号线通信，通信与电源共需要V++、S.Port、GND共3根线，用户从V++取得所需要的电源电压；或者采用物理三线制的单主/多从的主从式通信方式，物理三线制分别为正线、负线和信号线；或者采用通用化的总线接口。作为本专利技术进一步的方案：该SmartPort总线还通过微处理器MCU的控制下利用反向器三态门缓冲器实现单-双总线的转换，用于控制信息的以及数据信息的传输。作为本专利技术进一步的方案：所述主机每隔一定时间循环间隔播放从机的物理ID来激活总线内的不同的从机，SmartPort总线的一个完整工作流程的总时间段，被划分为三个等同的时间段，分别为第一个工作时间段、第二个工作时间段和第三个工作时间段；第一个工作时间段内，向SmartPort总线发送附带被询问的从机的物理ID的数据；第二个工作时间段内，主机切换为接收状态，等待来自于被询问的从机的数据；在第二个工作时间段结束后，主机将中止接收，剩余的第三个工作时间段内将为空闲，且总线内无活动；如此反复以获得对SmartPort总线带宽的最大限度利用。作为本专利技术进一步的方案：所述SmartPort总线中的从机始终处于接收状态，在收到与其物理ID相符的数据后，将切换至输出状态，并向SmartPort总线发送数据，如从机的寄存器内没有可用数据，将向总线发送无意义的丢弃帧；在数据传输结束后从机将恢复接收状态。一种采用智能数据总线协议的传输数据系统，包括系统主机、SmartPort总线、数据泵、外部设备和寄存器；所述数据泵与外部设备双向连接，所述外部设备还通过寄存器连接数据泵；所述系统主机包括依次连接的控制数据生成器、第一编码器/解码器和第一收发信机；所述数据泵包括依次连接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能数据总线协议，其特征在于，包括以下三层：第一层：定义用于数据包传输的传输线路、发送机和接收机在物理方面的标准；第二层：定义数据包的编码和解码方式；第三层：定义数据包的帧格式；根据协议生成数据包，生成数据包包括第三层定义的帧格式，并根据第二层对数据包进行编码；再根据协议的第一层将数据包从控制设备传输到被询问的外部设备，最后根据协议的第二层对数据包进行解码，并回传被询问的相关数据。

【技术特征摘要】
1.一种智能数据总线协议，其特征在于，包括以下三层：第一层：定义用于数据包传输的传输线路、发送机和接收机在物理方面的标准；第二层：定义数据包的编码和解码方式；第三层：定义数据包的帧格式；根据协议生成数据包，生成数据包包括第三层定义的帧格式，并根据第二层对数据包进行编码；再根据协议的第一层将数据包从控制设备传输到被询问的外部设备，最后根据协议的第二层对数据包进行解码，并回传被询问的相关数据。2.根据权利要求1所述的一种智能数据总线协议，其特征在于，第一层具体根据ISO的OSI7层通...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵波，
申请(专利权)人：无锡睿思凯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32