[发明专利]一种用于多类型接口异构互联的高速串口通信方法

权利要求书

1.一种用于多类型接口异构互联的高速串口通信方法，在FPGA内部实现发送单元和接收单元，其中，发送单元包括发送移位寄存器、发送数据缓冲区、本地选通开关、通道状态寄存器和通道号寄存器，接收单元包括接收选通开关、采样时钟计数器、接收移位寄存器和接收数据缓冲区，其特征在于，所述通信方法包括发送部分和接收部分，具体过程为：

(1)发送部分：

步骤1.1，确定发送方包括N个通道，并从接收方指定的若干接收数据通道选择本地发送通道，所述本地发送通道为接收方指定的若干接收数据通道中的一个；本地发送通道的编号为本地通道号，然后根据该本地通道号使用本地选通开关选通本地通道号对应的通道；

步骤1.2，确定待发送数据和本地通道状态，本地通道状态指接收方告知发送方能够用于发送数据的可选通道；然后将本地通道状态、本地通道号以及待发送数据分别写入对应通道状态寄存器、通道号寄存器和发送数据缓冲区；

步骤1.3，对发送数据缓冲区中的待发送数据进行协议封装，将封装好的待发送数据记为协议帧；

在步骤1.3中，所述协议帧，其得到过程为：

在发送过程中，从接收到的对方接收通道状态中获取通道，并将待发送数据通过该通道写入相应发送数据缓冲区，然后对发送数据缓冲区中的待发送数据按照帧格式进行封装，将封装好的待发送数据记为协议帧；

如果发送数据缓冲区没有需要传输的待发送数据，那么协议帧将省略数据段，并将本地通道号置为默认值0，此时设定发送方数据链路上传输不含数据段帧格式，不含数据段帧格式包含帧头、帧尾、本地通道号以及本地接收通道状态；如果发送缓冲区有待发送的数据，此时设定发送方数据链路上传输数据段帧格式，数据段帧格式包含帧头、帧尾、本地通道号、以及本地接收通道状态和数据段，所述数据段为发送数据缓冲区中的待发送数据；

进行过程(1)的封装，将封装好的数据记为协议帧；

步骤1.4，将协议帧按字节依次写入发送移位寄存器，然后在进行向右移位的同时将发送移位寄存器中的最高位数据发送；

步骤1.4的过程为：

(1.4.1)确定发送移位寄存器为Q位寄存器，并确定第Q-1位为最高位、第0位为最低位，将协议帧按字节依次写入发送移位寄存器；如果发送移位寄存器接收到一个字节的数据，则立即启动一个对应的移位计数器计数，并将其初始值设为0；当移位计数器计数到Q-1时，将移位计数器清零，同时将发送移位寄存器最高位输出至串行发送端，并将发送移位寄存器中编号为0的数据至编号为Q-2的数据分别右移，并对右移后编号为0的数据位做补0处理；

(1.4.2)遍历协议帧中的所有字节，直到将发送移位寄存器的所有数据位全部串行输出，完成进行向右移位的同时将发送移位寄存器中的最高位数据发送；

(2)接收部分：

步骤2.1，接收方接收具有高低电平变化的数据，记为串行数据；对串行数据进行时钟校准，得到时钟校准后的串行数据；

步骤2.2，将时钟校准后的串行数据写入接收移位寄存器中作为寄存值，然后将接收移位寄存器中的寄存值并行输出，记为接收移位寄存器输出的并行数据；

步骤2.3，解析接收移位寄存器输出的并行数据，分别得到发送方通道号、发送方通道状态和待接收数据，并将待接收数据写入接收数据缓冲区；

步骤2.4，根据发送方通道号寄存器中寄存的发送方通道号将接收选通开关切换到对应通道，记为通道M，同时通过通道M将发送方通道状态寄存器中的信息读出；通道M为接收方N个通道中的一个；

步骤2.5，根据发送方通道号寄存器中寄存的通道号M将接收选通开关切换到相应通道M，然后将接收数据缓冲区中的待接收数据通过该通道M送出。