專利名稱：一種使用同步傳輸技術(shù)來傳輸實時大批量數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用同步傳輸技術(shù)來傳輸實時大批量數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
在醫(yī)用監(jiān)護產(chǎn)品中，通常是采集人體微弱的生理電變化，再放大成可處理的電信 號，最后轉(zhuǎn)化成數(shù)字量交給微處理器分析處理，通過一定的算法和臨床經(jīng)驗得出患者的各 項生理參數(shù)值為醫(yī)護人員提供衡量、診斷患者健康狀態(tài)的依據(jù)。傳統(tǒng)的監(jiān)護產(chǎn)品，配置簡單，常常只需要較低的采樣率，就可以分析出患者的基本 生理參數(shù)。而且傳統(tǒng)監(jiān)護產(chǎn)品，功能主要集中于“監(jiān)測”上，即客觀真實的反映患者的生理 狀態(tài)，沒有后續(xù)的分析診斷，因此數(shù)據(jù)處理基本集中于底層的微處理器。底層微處理器分析 完畢再上報給后端的主板做顯示、記錄、傳輸?shù)群筇幚砉ぷ?。這樣的架構(gòu)對數(shù)據(jù)通道的帶寬 要求較低，常用的串口就可以承載數(shù)據(jù)從底層模塊向主板的傳輸。隨著科技的發(fā)展，監(jiān)護儀逐漸向智能化、信息化方向發(fā)展，一臺監(jiān)護儀不僅要能準 確可靠的反映患者的生理狀態(tài)，更要能夠集成一定容量的臨床知識庫，可以提供基本的病 癥識別報警，減輕醫(yī)護人員的工作量，同時還要具備強大的信息交互管理能力，信息技術(shù)在 監(jiān)護儀上的應(yīng)用不是本文敘述的重點，本文主要分析“診斷”功能在監(jiān)護上深化實現(xiàn)對數(shù)據(jù) 傳輸帶寬的影響。如前所述，傳統(tǒng)監(jiān)護采樣率低，基本不存在帶寬問題，現(xiàn)在的監(jiān)護儀由于傾向于集 成“診斷”功能，需要更多的數(shù)據(jù)進行分析和計算，現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸量基本達到了以前的3到5 倍，而且隨著醫(yī)學的發(fā)展，更多的生理參數(shù)逐步納入到了監(jiān)護儀監(jiān)測的范疇，這也造成了傳 輸數(shù)據(jù)量的急增。因此應(yīng)用一種帶寬大大高于串口的傳輸技術(shù)到監(jiān)護領(lǐng)域變得尤為緊迫，監(jiān)護儀 中數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蠡救缦?、高可靠性，作為醫(yī)用產(chǎn)品傳輸可靠性勿容置疑；2、較好的 實時性，生理參數(shù)雖然是緩變信號，但在搶救、危重監(jiān)護應(yīng)用中，幾十秒的延遲可能就是生 與死的區(qū)別；3、足夠的帶寬，監(jiān)護儀只需要夠用的帶寬，過高的傳輸速率帶來的是較強的 EMC，對醫(yī)用環(huán)境中的自身和第三方設(shè)備都不利。SPI同步傳輸就是一種適合應(yīng)用于監(jiān)護中的傳輸技術(shù)，該傳輸技術(shù)為同步傳輸，同 步傳輸相對于串口等異步傳輸，從技術(shù)層面講無疑具有更高的可靠性。SPI傳輸速率較高， 范圍在幾兆位到幾十兆位之間，帶寬可以達到最快串口的幾十倍。在實時性上，SPI傳輸 為靠近物理層的傳輸，沒有usb、ethernet傳輸?shù)葘訉忧短椎膮f(xié)議限制，因此實時性上有保 障。而SPI同步傳輸一般應(yīng)用在傾向于單向傳輸?shù)膱龊希鏢PI接口的顯示屏，SPI接口的 傳感器等，數(shù)據(jù)的傳輸方向基本是單向的，當需要雙向傳輸大批量實時數(shù)據(jù)時，基本都是用 usb,ethernet等異步傳輸技術(shù)實現(xiàn)。因此目前監(jiān)護領(lǐng)域中缺少一種滿足帶寬、可靠性和實 時性的要求且實現(xiàn)雙向大批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于同步傳輸技術(shù) 同時滿足帶寬、可靠性和實時性的要求且實現(xiàn)雙向大批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明采用的方法包括以下步驟 A 數(shù)據(jù)傳輸雙方的主機、從機初始化完成；
B 在TO時刻主機發(fā)送狀態(tài)檢測指令給從機，同時在TO時刻所述從機進入等待傳輸狀 態(tài)；從機若沒有收到該狀態(tài)檢測指令則繼續(xù)等待，若收到該狀態(tài)檢測指令則將要上傳的狀 態(tài)信息放入待發(fā)送區(qū)等待主機接收；
C 在Tl時刻主機進入主動接收從機狀態(tài)信息的狀態(tài)，同時在Tl時刻所述從機發(fā)送該 狀態(tài)信息至主機；若沒接收到則返回步驟B，若接收到狀態(tài)信息正確則進入下一步數(shù)據(jù)傳 輸；
D 雙方相互完成一輪數(shù)據(jù)傳輸后，返回步驟B主機重新發(fā)送狀態(tài)檢測指令進行下一輪 數(shù)據(jù)傳輸。

進一步，所述步驟C中的數(shù)據(jù)傳輸具體包括如下步驟
A 如主機接收到從機的狀態(tài)信息正確則間隔等待在T2時刻進入等待接收數(shù)據(jù)狀態(tài)， 同時從機在T2時刻發(fā)送數(shù)據(jù)；
B:間隔等待在T3時刻從機進入接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，主機同時在T3時刻發(fā)送數(shù)據(jù)至從機。進一步，所述步驟B中主機發(fā)送的狀態(tài)檢測指令為固定字節(jié)內(nèi)容，包括主機要發(fā) 送數(shù)據(jù)的長度和校驗碼；所述步驟C中從機發(fā)送的狀態(tài)信息為固定字節(jié)內(nèi)容，包括從機要 發(fā)送數(shù)據(jù)的長度和校驗碼。進一步，所述主機或從機發(fā)送數(shù)據(jù)的長度依據(jù)上述狀態(tài)檢測指令或狀態(tài)信息中數(shù) 據(jù)長度而定。進一步，在所述從機設(shè)置有定時器，假設(shè)傳輸中每個步距為1ms，單輪傳輸周期則 最多為4ms，若在單輪傳輸周期內(nèi)傳輸沒有結(jié)束則重置回TO時刻。本發(fā)明的有益效果在于由于本方法是在同步傳輸過程中內(nèi)嵌協(xié)議，主從雙方根 據(jù)協(xié)議實時調(diào)整傳輸內(nèi)容，所有傳輸都由主機端發(fā)起，所以將整個傳輸過程設(shè)計成控制傳 輸，主從雙方按最小時間片核對傳輸；而從機也可以快速響應(yīng)主機，由于同步傳輸從機端對 主機端的未知性，從機不知何時主機將發(fā)起傳輸，因此從機可以先于主機處于接收狀態(tài)，這 里主機總是在TO，Tl, T2, T3時刻產(chǎn)生動作，那么從機只要在這些時刻達到之前完成傳輸準 備就可以保證傳輸成功。按照本方法在產(chǎn)品中實現(xiàn)了上下各IOOk字節(jié)/s的實時數(shù)據(jù)傳 輸，實踐表明該方法適用性強，可靠性高，成本低，該方法不僅適合于SPI同步傳輸，也適用 于其它同步傳輸技術(shù)，通過該方法，在傳輸上兼顧了帶寬、可靠性和實時性的要求，尤其適 合于醫(yī)療應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明所采用的方法流程圖。
具體實施例方式如圖1所示的流程圖，開始時，主機和從機都不知道對方的狀態(tài)，從機完成初始化
4后，進入等待主機傳輸?shù)臓顟B(tài)，主機初始化完畢后在TO時刻下發(fā)固定長度字節(jié)的內(nèi)容，內(nèi) 容中包含了主機要發(fā)送的數(shù)據(jù)長度和校驗，從機在開始幾次，很有可能接收不到主機下發(fā) 的命令，因此從機需要快速回到等待傳輸狀態(tài)，以接收主機的重發(fā)命令。一旦從機接收到了 命令，就將自己要上傳的數(shù)據(jù)長度帶校驗放入待發(fā)送區(qū)，等待主機將這條命令收走。主機 在TO時刻發(fā)送完命令后，總是在Tl時刻嘗試收取從機的回送命令，如果收到命令正確，說 明從機已經(jīng)收到了主機的命令，同時主機也了解了從機需要傳送的數(shù)據(jù)長度。這里T0，Tl 兩個過程就如同電話留言，主機方TO時刻給從機留言，Tl時刻參看從機有沒有答復留言， 如果沒有答復或答復不正確，則主機需要再次給從機留言，直到收到正確的從機留言。從機 方，總是去查看有沒有留言，如果發(fā)現(xiàn)了正確的主機留言，則在下個時刻給主機留言。只有 主機和從機都確認了對方的留言，才能進入下面的流程。如上所述，T2和T3時刻對應(yīng)流程是建立在TO和Tl時刻的成功對接基礎(chǔ)上的，同 時T2和T3時刻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度也基于以上信息，可以理解為T0，Tl流程為主從雙方的電 話確認過程，T2，T3流程為真正的數(shù)據(jù)交換。T2時刻主機按從機上報的數(shù)據(jù)長度接收從機 這些數(shù)據(jù)；T3時刻主機按先前報給從機的數(shù)據(jù)長度發(fā)送這些數(shù)據(jù)到從機。此外T2和T3流 程都不是必需的，如果從機沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，雙方自動跳過T2流程；同理，如果主機沒有數(shù) 據(jù)要發(fā)送。雙方自動跳過T3流程。上述該流程實現(xiàn)的要點是
1、從機必須快速響應(yīng)主機，由于同步傳輸從機端對主機端的未知性，從機不知何時主 機將發(fā)起傳輸，因此從機必須先于主機處于接收狀態(tài)，這里主機總是在TO，Tl, T2, T3時刻 產(chǎn)生動作，那么從機只要在這些時刻達到之前完成傳輸準備就可以保證傳輸成功。2、主機和從機在TO時刻的反復對接問題，由于主從機上電順序先后不一，可能主 機已經(jīng)發(fā)送一半固定長度狀態(tài)數(shù)據(jù)，從機才開始接收，因此在TO、Tl兩個時刻需要主從雙 方反復對接，主機端總是在固定時刻TO送出自己狀態(tài)，而從機端要在TO收數(shù)完成后立刻檢 查，如果正確在Tl時刻回送自己的狀態(tài)，如果不正確，要延時一個微小等待時刻再回到TO 狀態(tài)；主機端在Tl時刻讀取從機狀態(tài)，如果不正確，要轉(zhuǎn)入TO狀態(tài)重新開始對接，否則進入 后面的數(shù)據(jù)傳輸過程。3、整個流程從機端要有看門狗，假設(shè)每個步距為1ms，整個過程結(jié)束用時最多 4ms,如果-S內(nèi)流程沒有結(jié)束，說明傳輸出錯，從機一直處于等待狀態(tài)，這時，從機要觸發(fā) 看門狗，將狀態(tài)置回到TO。這樣可以保證單次傳輸錯誤不會造成批量數(shù)據(jù)丟失。4、步距Ims情況下，在主從都有數(shù)據(jù)傳輸情況下，流程周期^is，在單方面有數(shù)據(jù) 傳輸時，流程周期:3ms，在雙方都沒有數(shù)據(jù)傳輸時，流程周期ans。因此可以認為雙向數(shù)據(jù)延 遲時間范圍為2、毫秒。應(yīng)用該方法于產(chǎn)品中，實現(xiàn)了上下各IOOk字節(jié)/s的實時數(shù)據(jù)傳輸，實踐表明該方 法適用性強，可靠性高，成本低，通過大批量數(shù)據(jù)傳輸驗證，該方法的丟包，錯包率非常低， 已達到監(jiān)護領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
權(quán)利要求
1.一種使用同步傳輸技術(shù)來傳輸實時大批量數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，包括以下步驟A 數(shù)據(jù)傳輸雙方的主機、從機初始化完成；B 在TO時刻主機發(fā)送狀態(tài)檢測指令給從機，同時在TO時刻所述從機進入等待傳輸狀 態(tài)；從機若沒有收到該狀態(tài)檢測指令則繼續(xù)等待，若收到該狀態(tài)檢測指令則將要上傳的狀 態(tài)信息放入待發(fā)送區(qū)等待主機接收；C 在Tl時刻主機進入主動接收從機狀態(tài)信息的狀態(tài)，同時在Tl時刻所述從機發(fā)送該 狀態(tài)信息至主機；若沒接收到則返回步驟B，若接收到狀態(tài)信息正確則進入下一步數(shù)據(jù)傳 輸；D 雙方相互完成一輪數(shù)據(jù)傳輸后，返回步驟B主機重新發(fā)送狀態(tài)檢測指令進行下一輪 數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用同步傳輸技術(shù)來傳輸實時大批量數(shù)據(jù)的方法，其特 征在于，所述步驟C中的數(shù)據(jù)傳輸具體包括如下步驟A 如主機接收到從機的狀態(tài)信息正確則間隔等待在T2時刻進入等待接收數(shù)據(jù)狀態(tài)， 同時從機在T2時刻發(fā)送數(shù)據(jù)；B:間隔等待在T3時刻從機進入接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，主機同時在T3時刻發(fā)送數(shù)據(jù)至從機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種使用同步傳輸技術(shù)來傳輸實時大批量數(shù)據(jù)的方法， 其特征在于，所述步驟B中主機發(fā)送的狀態(tài)檢測指令為固定字節(jié)內(nèi)容，包括主機要發(fā)送數(shù) 據(jù)的長度和校驗碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種使用同步傳輸技術(shù)來傳輸實時大批量數(shù)據(jù)的方法， 其特征在于，所述步驟C中從機發(fā)送的狀態(tài)信息為固定字節(jié)內(nèi)容，包括從機要發(fā)送數(shù)據(jù)的 長度和校驗碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種使用同步傳輸技術(shù)來傳輸實時大批量數(shù)據(jù)的方法，其特 征在于，所述主機或從機發(fā)送數(shù)據(jù)的長度依據(jù)上述狀態(tài)檢測指令或狀態(tài)信息中數(shù)據(jù)長度而定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用同步傳輸技術(shù)來傳輸實時大批量數(shù)據(jù)的方法，其特 征在于，在所述從機設(shè)置有定時器，若在單輪傳輸周期內(nèi)傳輸沒有結(jié)束則重置回TO時刻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于同步傳輸技術(shù)同時滿足帶寬、可靠性和實時性的要求且實現(xiàn)雙向大批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。該方法是在同步傳輸過程中內(nèi)嵌協(xié)議，主從雙方根據(jù)協(xié)議實時調(diào)整傳輸內(nèi)容，所有傳輸都由主機端發(fā)起，所以將整個傳輸過程設(shè)計成控制傳輸，主機和從機雙方按最小時間片核對傳輸。實踐表明該方法適用性強，可靠性高，成本低，通過大批量數(shù)據(jù)傳輸驗證，該方法的丟包，錯包率非常低，可廣泛應(yīng)用于監(jiān)護儀中的數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。
文檔編號H04L7/10GK102075316SQ201010611368
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者張道國 申請人:廣東寶萊特醫(yī)用科技股份有限公司