[发明专利]一种嵌入式系统中高可靠多机通信架构方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种嵌入式系统中高可靠多机通信架构方法。

背景技术

目前在复杂嵌入式系统中系统通信无统一架构，在系统设计时大多将单机与单机直接相连来实现数据交互，随着单机的增多和通信数据格式的多样化，这种架构已不能满足嵌入式应用高可靠和高实时性的需求。本文提出一种嵌入式系统中高可靠的多机通信架构，该架构能够很好地处理多个单机间的复杂协议通信问题。在传统多机通信在系统通信复杂时存在以下问题：(a)通信物理线路复杂，在通信的单机间都需要一条物理线路；(b)单机间接口较多导致通信协议复杂；(c)新增单机时需要修改较多硬件和通信协议，可扩展性不好；(d)数据处理复杂实时性不高；(e)错误检测机制不健全可靠性不高。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决了上述问题的嵌入式系统中高可靠多机通信架构方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种嵌入式系统中高可靠多机通信架构方法，

a.将通信分层设计，所述通信层分为三层，从下层到上层依次为硬件层、通信层和协议层，每一层向上一层提供服务，并利用下一层的服务；

硬件层进行底层硬件处理工作，负责处理相应电信号转换，硬件信号错误检测；

通信层采用多接口嵌入式处理器计算通信数据和转发多个通信口的数据，负责将底层物理接口进行封装成统一软件接口，处理数据的发送和接收，并为协议层提供数据；

协议层负责将通信数据按照相应的格式进行封装和解析；

b.缓冲机制设计，在通信层的各通信口都应当设置缓冲区，在数据未被处理之前都存储在缓冲区中，待处理器有时间时再来处理该数据；

c.错误检测机制设计，错误检测分硬件和软件两级进行；

d.虚拟通道与状态设计，在多接口嵌入式处理器设置虚拟通道进行工作模式转换，工作状态的转换由相应通信口的输入数据来完成，只有在收到相应输入时才从某个状态转换到另一个状态，否则一直保持当前工作状态；

作为优选，步骤b中，所述缓冲区的实现方式可采用由硬件或者软件实现，或者硬件与软件缓冲相结合的方式来实现。

作为优选，步骤c中，硬件对错误检测，采用信号校验位的方式来消除字节级的传输错误，系统中的通信口还应当进行物理隔离；软件对错误的检测，主要进行数据帧长度和软件校验判断。

作为优选，步骤c中，还包含对通信的超时判断检测，防止系统进入无限等待状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明给出了在通信复杂的嵌入式系统中多机通信的架构和设计方法，根据该架构可大大降低系统通信设计的复杂度同时提高系统的可靠性，此外还具有较高的可扩展性。

附图说明

图1为本发明多机通信协议分层；

图2为本发明物理构架；

图3为工作状态转换方式。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

实施例：一种嵌入式系统中高可靠多机通信架构方法，

a.通信分层设计，通信分层结构是采取层次化的组织方法，每一层向上一层提供服务，并利用下一层的服务。本发明中将通信分为三层：硬件层、通信层和协议层，其通信协议分层如图1所示，上层利用下层接口提供的服务来完成本层的工作，硬件层与底层硬件相关，负责处理相应电信号转换，硬件信号错误检测等。通信层负责将底层物理接口进行封装成统一软件接口，处理数据的发送和接收，并为协议层提供数据。协议层负责将通信数据按照相应的格式进行封装和解析。在设计新通信系统时只需在已有系统上对硬件层进行抽象并扩展到相应的通信层即可，如果有新的通信协议时只需要扩展新的协议层实现即可完成，分层设计的思想可大大简化系统设计的复杂性，还能够利用已有的设计，提高系统的可靠性。

b.缓冲机制设计。为了能够同时处理多个单机的通信口数据，各个通信口都应当设置缓冲区，在数据未被处理之前都存储在缓冲区中，待处理器有时间时再来处理该数据，缓冲区可以由硬件或者软件来实现。实际使用中可以使用硬件与软件缓冲结合的方式使用，及时将硬件缓冲区数据转移到软件缓冲区中，然后在软件缓冲区中对数据进行处理。