[发明专利]一种保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法，属于串口通讯领域。

背景技术

串口通讯是嵌入式系统普遍采用的一种通讯方式，保证通讯的实时性、正确性是通讯逻辑设计需要关注的重点。在嵌入式系统中，中断是威胁串口正常通讯的重要因素，为防止外部中断对串口通讯的影响，目前业内多从硬件资源入手，采用大容量的缓存（FIFO）保证数据传输的连续性。在具备大容量缓存的情况下，软件可每次向缓存一次性写入足够量的数据，通过使能传送状态机使之从发送FIFO中读取数据传送到移位寄存器，移位寄存器通过FSM完成数据的输出。这样，即便软件的某一发送过程被中断打断，由于发送FIFO中有足够的数据，中断过程不会影响传送状态机的正常传输工作，从而保证了数据传输的实时性和连续性。然而，采用大容量缓存需要增加外围电路和芯片，这无疑增加了系统的复杂度和成本。此外若采用传统大缓存的通讯方式一次性将FIFO填满，由于仍存在尚未发完的数据，在两次写数的过程之间仍有可能无法避免中断的打断。此外特别是针对小容量的缓存，数据传输过程中打断的概率更加频繁，一旦中断打断，无法保证数据传输的连续性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法，该方法能够有效保证数据传输的连续性，防止中断打断对数据传输的影响，该方法同时适用于大容量缓存FIFO与小容量缓存FIFO，尤其适用于容量≤10字节的小容量缓存FIFO。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法，所述串口为上位机与下位机的接口，串口包括缓存FIFO、传送状态机和移位寄存器，其特征在于：所述缓存FIFO的容量为N，单字节的数据传输时间为T，最大中断时间为T_中断，满足：其中ε为温度损耗系数，具体实现方法如下：

（1）、上位机对串口进行初始化，完成串口工作状态配置；

（2）、上位机向传送状态机发送控制指令，传送状态机根据所述控制指令停止数据传输；

（3）、上位机将数据写入缓存FIFO，写入的数据个数小于或等于缓存FIFO的容量N，同时上位机向传送输状态机发出控制指令；

（4）、传送状态机根据所述控制指令从缓存FIFO中读取数据并传送到移位寄存器，移位寄存器将所述数据输出给下位机；

（5）、上位机判断缓存FIFO的状态，若缓存FIFO容量已满，则等待，若缓存FIFO容量未满，则进入步骤（6）；

（6）、若缓存FIFO中已使用容量≥2字节，则上位机向缓存FIFO中未使用容量写入数据，进入步骤（7）；若缓存FIFO中已使用容量<2字节，则上位机停止向缓存FIFO中写入数据，待传送状态机将缓存FIFO中的数据取空后，进入步骤（7）；

（7）、上位机判断数据是否发完，若已发完，结束数据发送；若未发完，则进入步骤（2）。

在上述保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法中，步骤（1）中上位机对串口进行初始化，完成串口工作状态配置包括波特率设置、奇偶校验设置、停止位个数设置、中断方式设置和清除缓存FIFO。

在上述保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法中，步骤（6）中传送状态机将缓存FIFO中的数据取空时间为：传送状态机从缓存FIFO中读取数据时间+传送状态机数据传送时间+移位寄存器的数据输出时间。

在上述保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法中，温度损耗系数ε在串口标称工作温度范围内，取值为1。

在上述保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法中，最大中断时间T_中断可以为连续的多个中断时间的累加。

在上述保证小容量缓存串口通讯安全性的数据传输方法中，缓存FIFO的容量N≤10字节。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

（1）、本发明设计了一种全新的串口数据传输方法，首先给出了缓存FIFO的容量N，单字节的数据传输时间T以及最大中断时间T_中断之间的关系，在不同的数据传输时刻判断缓存FIFO的工作状态，根据缓存FIFO不同状态采取不同的传输策略，从而保证了串口通讯的可靠性和连续性，防止中断打断对数据传输的影响；

（2）、本发明数据传输方法根据缓存FIFO容量、单字节的数据传输时间、最大中断处理时间等固有特性设计，同时适用与大容量FIFO与小容量FIFO，尤其适用于容量≤10字节的小容量FIFO；