[发明专利]一种与Modbus兼容且更高效的异步串口通信协议

权利要求书

1.一种与Modbus兼容且更高效的异步串口通信协议，其特征在于：

其设置在各种中央处理器或嵌入式系统的程序内，通过操纵异步串口，使用一种通信协议帧、一种帧的定界方法，在主机设备和从机设备之间实施通信；

所述通信协议帧，用于约定一组通信数据的结构，其包括，链路协议单元、应用协议单元；

所述链路协议单元，用于约定传输所述应用协议单元的结构，是异步串口的传输负载，其按异步串口传输的先后顺序依次包括：地址域、负载域、校验域；

所述地址域，用于存放通信设备的地址，最小长度1字节，最大长度64字节；

所述负载域，用于存放通信传输的数据负载，最小长度0字节，最大长度无穷字节；

所述校验域，用于存放通信校验的数据，最小长度1字节，最大长度64字节；

所述应用协议单元，是所述链路协议单元的传输负载，其按异步串口传输的先后顺序依次包括：操作域、数据域；

所述操作域，用于存放操作指令码或操作结果码，最小长度1字节，最大长度64字节；

所述数据域，用于存放操作指令码或操作结果码的附加数据，最小长度0字节，最大长度无穷字节；

所述帧的定界方法，用于约定所述通信协议帧的起始和终止的设置与判断方法，其包括，异步串口的设置方法、帧定界符的设置和判断方法；

所述异步串口的设置方法，用于把串口设置成，适合所述帧的定界方法，将所述通信协议帧以字节为单位进行传输，其在不同中央处理器或嵌入式系统中存在不同设置方式，但其共同特征是：波特率固定或可变、11位传输方式、异步串口的接收端在普通接收方式和多机接收方式下交替接收；

所述11位传输方式，其包括：1个起始位、8 个数据位、1个校验位、1个停止位；

所述1个校验位，其功能是：标记当前传输的8个数据位是地址信息还是数据信息；

所述普通接收方式，其存在不同设置方式，但其共同特征是：异步串口的接收端，对每一个收到的8个数据位和1个校验位，当校验为‘0’或‘1’时，产生接收中断请求；

所述多机接收方式，其存在不同设置方式，但其共同特征是：异步串口的接收端，对每一个收到的8个数据位和1 个校验位，当校验位为‘0’时，不产生接收中断请求；当校验位为‘1’时，对于无硬件地址匹配功能的异步串口，产生接收中断请求；当校验位为‘1’时，对于有硬件地址匹配功能的异步串口，并且当8个数据位的内容与预设的硬件地址匹配时产生接收中断请求；

所述帧定界符的设置和判断方法，用于在异步串口传输的字节流中，添加和辨别帧定界符，其包括，帧定界符在异步串口发送端的设置步骤、帧定界符在异步串口接收端的判断步骤；

所述帧定界符在异步串口发送端的设置步骤，其包括：

设置步骤 1、主机设备使用操作指令码及其附加数据，构造请求通信协议帧，从机设备使用操作结果码及其附加数据，构造应答通信协议帧；

设置步骤 2、把异步串口的校验位设置为‘1’，标记当前传输的8个数据位是地址信息即：帧起始符，把异步串口的8个数据位设置为通信协议帧的第一字节内容，以异步串口的11位传输方式发送；

设置步骤 3、把异步串口的校验位设置为‘0’，标记当前传输的8个数据位是数据信息即：帧数据符，把异步串口的8个数据位设置为通信协议帧的下一个字节内容，以异步串口的11位传输方式发送；

设置步骤 4、如果‘设置步骤 3’发送的是通信协议帧的末尾字节，则继续下一个步骤，否则转入‘设置步骤 3’，继续发送通信协议帧的下一个字节；

设置步骤 5、把异步串口的校验位设置为‘1’，标记当前传输的8个数据位是地址信息，即：帧终止符，把异步串口的8个数据位设置为任意内容，以异步串口的11位传输方式发送；

所述帧定界符在异步串口接收端的判断步骤，其包括：

判断步骤 1、主机设备和从机设备，启动后把异步串口接收端预设为‘禁止接收’；

判断步骤 2、把异步串口设置为‘多机接收方式’，用于让帧起始符可以触发接收中断；

判断步骤 3、把接收计数器设置为‘0’，用于一个新通信协议帧的接收计数；

判断步骤 4、把异步串口设置为‘允许接收’；

判断步骤 5、停留在此步骤，直到异步串口产生接收中断请求；

判断步骤 6、进入异步串口接收中断处理，处理步骤如下：

处理步骤 6.1、把异步串口设置为‘普通接收方式’，用于让数据符、帧终止符可以触发接收中断；

处理步骤 6.2、把接收计数器的数值累加‘1’；

处理步骤 6.3、如果接收计数器的数值大于‘1’，并且校验位为‘1’，表示收到帧终止符，则转入‘判断步骤7’；

处理步骤 6.4、可选步骤，对于有硬件地址匹配功能的异步串口，可以跳过此步骤，对于无硬件地址匹配功能的异步串口，对地址域进行软件匹配，如果地址域匹配失败，则转入‘判断步骤 2’，重新开始接收新的通信协议帧；

处理步骤 6.5、把异步串口收到的8个数据位存入通信协议帧缓冲区后，转入‘判断步骤5’，等待接收下一个传输的字节数据；

判断步骤 7、把异步串口设置为‘禁止接收’；

判断步骤 8、把接收计数器的数值和保存的通讯协议帧的内容，交给通信协议帧处理程序；

判断步骤 9、通讯协议帧处理程序完成后，在适当的时候，转入‘判断步骤 2’，进入下一个通信协议帧的接收。