本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，具體是一種智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，商業(yè)應(yīng)用比較廣泛的無人機(jī)遙感系統(tǒng)是由傳感器，傳感路由器，遙感收發(fā)機(jī)，地面收發(fā)機(jī)依次連接而成。典型地，傳感器設(shè)備和用于控制傳輸?shù)脑O(shè)備系統(tǒng)在物理上分離。這樣，為了傳送傳感器采集獲得的數(shù)據(jù)，需要所有數(shù)據(jù)都傳輸給傳感路由器，編碼后再傳輸給遙感接收機(jī)，然后通過無線電的方式傳回地面收發(fā)機(jī)。而現(xiàn)有的傳感器在設(shè)計初始往往都采用不同的通訊接口和傳輸速率，通過傳感路由器為每種傳感器預(yù)留了不同的數(shù)據(jù)輸入口來連接。為了可靠地通信并提供在不同類型的傳感器和不同類型的控制傳輸設(shè)備之間的互操作性，可創(chuàng)建設(shè)計用于硬件、數(shù)據(jù)包的組幀等的通信標(biāo)準(zhǔn)。例如，已經(jīng)成為個人計算系統(tǒng)和外圍設(shè)備之間的通信開發(fā)了一種稱為通用串行總線(usb:可以從usbimplementersforum，inc.,portland,or得到其規(guī)范)的標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有遙感系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸速率以及擴(kuò)展性方面的不足，本發(fā)明提供了一種智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議，只要符合該協(xié)議的設(shè)備均可被任意連接到smartport總線上而無關(guān)乎設(shè)備本身的類型以及連接的順序；同時提供了一種采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的控制傳輸系統(tǒng)，以及一種采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議，包括以下三層：

第一層、定義用于數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膫鬏斁€路、發(fā)送機(jī)和接收機(jī)在物理方面的標(biāo)準(zhǔn)；

第二層、定義數(shù)據(jù)包的編碼和解碼方式；

第三層、定義數(shù)據(jù)包的幀格式；

根據(jù)協(xié)議生成數(shù)據(jù)包，生成數(shù)據(jù)包包括第三層定義的幀格式，并根據(jù)第二層對數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼；再根據(jù)協(xié)議的第一層將數(shù)據(jù)包從控制設(shè)備傳輸?shù)奖辉儐柕耐獠吭O(shè)備，最后根據(jù)協(xié)議的第二層對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，并回傳被詢問的相關(guān)數(shù)據(jù)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：第一層具體根據(jù)iso的osi7層通信任務(wù)模型中的物理層來定義；第二層具體根據(jù)iso的osi7層通信任務(wù)模型中的數(shù)據(jù)鏈層來定義。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述數(shù)據(jù)包的幀格式包括報文頭和響應(yīng)部分；其中報文頭包括同步場以及dataid；響應(yīng)部分包括數(shù)據(jù)場以及校驗場。報文頭包括同步場以及dataid；響應(yīng)部分包括數(shù)據(jù)場以及校驗場的組合。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述外部設(shè)備在其內(nèi)微處理器mcu的控制下通過普通uart/sci接口的低成本硬件實(shí)現(xiàn)協(xié)議的第二和第三層。

一種采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的控制傳輸系統(tǒng)，包括根據(jù)第一層而定義的主機(jī)、smartport總線和至少一個從機(jī)；該系統(tǒng)以無線收發(fā)機(jī)作為主機(jī)，以節(jié)點(diǎn)設(shè)備作為從機(jī)，所述主機(jī)同時執(zhí)行主任務(wù)和從任務(wù)，從機(jī)只執(zhí)行從任務(wù)；根據(jù)第二層和第三層、并通過smartport總線與外部設(shè)備進(jìn)行雙向通信；在主任務(wù)的控制下進(jìn)行，主任務(wù)向smartport總線上發(fā)送報頭，所有從任務(wù)接受報頭并解釋標(biāo)志符，某一個需要發(fā)送的從任務(wù)根據(jù)標(biāo)志符向smartport總線上發(fā)送響應(yīng)，而其他從任務(wù)則根據(jù)標(biāo)志符決定是否接受相應(yīng)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：smartport總線是一條單總線，從機(jī)節(jié)點(diǎn)通過“線與”的方式接入smartport總線。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：每個從機(jī)均設(shè)置有一個獨(dú)有的物理id，平時從機(jī)僅輸入支路導(dǎo)通，處于僅接受的狀態(tài)，不向smartport總線發(fā)送任何數(shù)據(jù)；當(dāng)收取與從機(jī)的物理id相符合的信號后激活，并開始向smartport總線發(fā)送其數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)傳輸完畢后從機(jī)再次恢復(fù)到此前的接收狀態(tài)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的控制傳輸系統(tǒng)還能進(jìn)行如下錯誤檢測，

1)位錯誤：通信節(jié)點(diǎn)向smartport總線發(fā)送數(shù)據(jù)時也回讀smartport總線上的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)送和接受到的數(shù)據(jù)不一致時產(chǎn)生位錯誤；

2)校驗和錯誤：即接收方檢測到的數(shù)據(jù)場和校驗場的累加和不為0xff，產(chǎn)生校驗和錯誤；

3)從機(jī)不響應(yīng)錯誤：主機(jī)發(fā)送報頭后，在規(guī)定的時間內(nèi)沒有完成報文發(fā)送，則產(chǎn)生從機(jī)不響應(yīng)錯誤；

4)同步場不一致錯誤：同步場的時間間隔不符合定義要求；

5)沒有smartport總線活動：在規(guī)定時間內(nèi)沒有檢測到smartport總線傳輸報文。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述從機(jī)的物理id與應(yīng)用id為分離狀態(tài)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述主機(jī)能掛載無線模塊并通過2.4ghz無線方式互相連接。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該smartport總線的輸出支路包括串聯(lián)的反向器、三態(tài)門緩沖器和限流電阻；且反向器的另一端與從機(jī)的微處理器mcu的txd輸出腳相連；三態(tài)門緩沖器的另一端與微處理器mcu的oe管腳相連；限流電阻另一端與smartport總線輸出腳的smartport腳相連；該smartport總線的輸入支路包括輸出電阻、輸入電阻、初始狀態(tài)鉗位電阻和n型三極管，所述輸出電阻一端與3.3v直流電源相連，n型三極管的集電極與微處理器mcu的rx管腳以及輸出電阻的另一端相連；n型三極管的發(fā)射極分別與微處理器mcu的gnd管腳以及初始狀態(tài)鉗位電阻相連；n型三極管的基極分別與初始狀態(tài)鉗位電阻的另一端以及輸入電阻相連；輸入電阻的另一端與smartport總線輸出腳的v++腳相連。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：當(dāng)輸入支路從smartport總線中收取到與其物理id相符合的信號后，從機(jī)的微處理器mcu的oe管腳從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，激活輸出支路為?dǎo)通，開始向數(shù)據(jù)總線發(fā)送其數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)傳輸完畢后從機(jī)的微處理器mcu的oe管腳恢復(fù)為低電平并斷開輸出支路，從機(jī)再次恢復(fù)到此前的接收狀態(tài)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該smartport總線采用單一信號線通信，通信與電源共需要v++、s.port、gnd共3根線，用戶從v++取得所需要的電源電壓；或者采用物理三線制的單主/多從的主從式通信方式，物理三線制分別為正線、負(fù)線和信號線；或者采用通用化的總線接口。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：該smartport總線還通過微處理器mcu的控制下利用反向器三態(tài)門緩沖器實(shí)現(xiàn)單-雙總線的轉(zhuǎn)換，用于控制信息的以及數(shù)據(jù)信息的傳輸。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述主機(jī)每隔一定時間循環(huán)間隔播放從機(jī)的物理id來激活總線內(nèi)的不同的從機(jī)，smartport總線的一個完整工作流程的總時間段，被劃分為三個等同的時間段，分別為第一個工作時間段、第二個工作時間段和第三個工作時間段；第一個工作時間段內(nèi)，向smartport總線發(fā)送附帶被詢問的從機(jī)的物理id的數(shù)據(jù)；第二個工作時間段內(nèi)，主機(jī)切換為接收狀態(tài)，等待來自于被詢問的從機(jī)的數(shù)據(jù)；在第二個工作時間段結(jié)束后，主機(jī)將中止接收，剩余的第三個工作時間段內(nèi)將為空閑，且總線內(nèi)無活動；如此反復(fù)以獲得對smartport總線帶寬的最大限度利用。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述smartport總線中的從機(jī)始終處于接收狀態(tài)，在收到與其物理id相符的數(shù)據(jù)后，將切換至輸出狀態(tài)，并向smartport總線發(fā)送數(shù)據(jù)，如從機(jī)的寄存器內(nèi)沒有可用數(shù)據(jù)，將向總線發(fā)送無意義的丟棄幀；在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后從機(jī)將恢復(fù)接收狀態(tài)。

一種采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)，包括系統(tǒng)主機(jī)、smartport總線、數(shù)據(jù)泵、外部設(shè)備和寄存器；所述數(shù)據(jù)泵與外部設(shè)備雙向連接，所述外部設(shè)備還通過寄存器連接數(shù)據(jù)泵；所述系統(tǒng)主機(jī)包括依次連接的控制數(shù)據(jù)生成器、第一編碼器/解碼器和第一收發(fā)信機(jī)；所述數(shù)據(jù)泵包括依次連接的數(shù)據(jù)包生成器、第二編碼器/解碼器和第二收發(fā)信機(jī)；所述第一收發(fā)信機(jī)與第二收發(fā)信機(jī)通過smartport總線連接；

所述控制數(shù)據(jù)生成器用于生成的控制數(shù)據(jù)包；

所述第一編碼器/解碼器用于控制數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼，或者對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼；

所述第一收發(fā)信機(jī)用于發(fā)送編碼后的控制數(shù)據(jù)包，或者接收編碼后的數(shù)據(jù)包；

所述數(shù)據(jù)包生成器用于生成數(shù)據(jù)包；

所述第二編碼器/解碼器用于對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，或者對控制數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼；

所述第二收發(fā)信機(jī)用于發(fā)送編碼后的數(shù)據(jù)包，或者接收編碼后的控制數(shù)據(jù)包。

所述數(shù)據(jù)泵使數(shù)據(jù)在其數(shù)據(jù)包生成器處生成數(shù)據(jù)包并進(jìn)行串行化；

所述系統(tǒng)主機(jī)向數(shù)據(jù)泵發(fā)送控制數(shù)據(jù)包，而數(shù)據(jù)泵則向系統(tǒng)主機(jī)返還對應(yīng)的被詢問的外部設(shè)備的數(shù)據(jù)包，所述外部設(shè)備控制數(shù)據(jù)包的傳輸，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送到寄存器；

第一層定義的第一收發(fā)信機(jī)、第二收發(fā)信機(jī)、smartport總線在物理方面的標(biāo)準(zhǔn)；

第二層定義了第一編碼器/解碼器和第二編碼器/解碼器所使用的編碼和解碼方案；

第三層定義了控制數(shù)據(jù)生成器用于生成的控制數(shù)據(jù)包，以及數(shù)據(jù)包生成器用于生成數(shù)據(jù)包的幀格式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議是一個串行通訊協(xié)議，其主要特性有：

1.采用單主/多從的主從式通信方式；

2.采用單一信號線通信，通信與電源共需要v++、s.port、gnd3根線，用戶從v++取得所需要的電源電壓；

3.基于普通uart/sci接口的低成本硬件實(shí)現(xiàn)低成本軟件或純狀態(tài)機(jī)；

4.從節(jié)點(diǎn)不需要石英或陶瓷諧振器；

5.保證信號傳輸?shù)难舆t時間；

6.低成本的單線設(shè)備；

7.現(xiàn)有系統(tǒng)的三倍以上的總線內(nèi)通訊速率；

8.通用化的總線接口實(shí)現(xiàn)配置的靈活性；

9.數(shù)據(jù)校驗和的安全性和錯誤檢測；

10.檢測網(wǎng)絡(luò)中的故障節(jié)點(diǎn)；

11.使用最小成本的半導(dǎo)體元件；

12.總線允許掛載多達(dá)28個物理通信節(jié)點(diǎn)。

本發(fā)明通過主機(jī)的主任務(wù)控制總線的通訊，在實(shí)現(xiàn)半雙工通訊的同時極大地提高對總線帶寬的有效利用率；并無需通過傳感路由器對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行二次編碼，提升了數(shù)據(jù)在總線中的傳輸效率，有效的節(jié)約了實(shí)際的物理空間和重量。并且無需按照傳感路由器所預(yù)設(shè)的接口來安排傳感器的種類和數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了總線的物理通用性；而通過從機(jī)物理接入點(diǎn)的物理id與實(shí)際應(yīng)用的應(yīng)用id相分離的辦法，避開了物理接入點(diǎn)數(shù)量對實(shí)際應(yīng)用數(shù)量的限制，實(shí)現(xiàn)了總線的應(yīng)用可擴(kuò)展性；且數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到原有系統(tǒng)的三倍以上；該發(fā)明具有節(jié)省i/o口線資源、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、傳輸速率較快、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。smartport總線是一種低成本的總線網(wǎng)絡(luò)；其最初開發(fā)的目的，在于彌補(bǔ)現(xiàn)有方式的不足，應(yīng)用于航模/無人機(jī)上的遙傳通訊系統(tǒng)；在工業(yè)自動控制、智能大廈等領(lǐng)域也有

廣泛的應(yīng)用空間。

附圖說明

圖1為一種采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的控制傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；

圖2為smartport總線的輸出支路電路圖；

圖3為smartport總線的輸入支路電路圖；

圖4為smartport總線的微處理器mcu的電路圖；

圖5為smartport總線輸出腳的電路圖；

圖6為smartport總線的一個完整的工作流程示意圖；

圖7為一種采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議，包括以下三層：

第一層、定義用于數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膫鬏斁€路、發(fā)送機(jī)和接收機(jī)在物理方面的標(biāo)準(zhǔn)；具體根據(jù)iso(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)的osi(開放互聯(lián)參考模型)7層通信任務(wù)模型中的物理層來定義；

第二層、定義數(shù)據(jù)包的編碼和解碼方式；具體根據(jù)iso(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)的osi(開放互聯(lián)參考模型)7層通信任務(wù)模型中的數(shù)據(jù)鏈層來定義；

第三層、定義數(shù)據(jù)包的幀格式。

數(shù)據(jù)包的幀格式包括報文頭和響應(yīng)部分；其中報文頭包括同步場以及dataid；響應(yīng)部分包括數(shù)據(jù)場以及校驗場。報文頭包括同步場以及dataid；響應(yīng)部分包括數(shù)據(jù)場以及校驗場的組合；另外，對數(shù)據(jù)包的幀格式的協(xié)議進(jìn)行如下定義：數(shù)據(jù)包應(yīng)該包括至少一個dataid和某個同步場和校驗場；數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收在邏輯上包括一個單-雙向數(shù)據(jù)信道。具體請見表1。

表1

由表1可知：報文幀格式由報文頭和響應(yīng)部分構(gòu)成；其中報文頭包括同步場以及dataid；響應(yīng)部分包括數(shù)據(jù)場以及校驗場；下面進(jìn)行詳細(xì)介紹：

同步場：為0x7e；除了報文頭外，在其他數(shù)據(jù)為0x7e或0x7d的時候必須被轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌麛?shù)據(jù)。其他數(shù)據(jù)等同于0x7e時轉(zhuǎn)變?yōu)?x7d和0x5e；等同于0x7d時轉(zhuǎn)變?yōu)?x7d和0x5d。

dataid：包含了被詢問的從節(jié)點(diǎn)的物理id，長度為8個字節(jié)；

數(shù)據(jù)場：d0-d6為被詢問節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層的數(shù)據(jù)；

校驗場：即數(shù)據(jù)場d0-d6和校驗場d7的累加和為0xff，通過校驗場對安全性和數(shù)據(jù)錯誤進(jìn)行檢測。

dataid數(shù)據(jù)格式，請見表2。

表2

由表2可知：dataid一共為8個字節(jié)，其中字節(jié)0至字節(jié)4分別為從機(jī)的物理id，配置和管理，預(yù)留位；字節(jié)5至字節(jié)7為校驗。

應(yīng)用層數(shù)據(jù)格式，請見表3。

表3

由表3可知：

d0：prim；

d1-d2：應(yīng)用層id；

d3-d6：應(yīng)用層數(shù)據(jù)；

d7：校驗場。

根據(jù)協(xié)議生成數(shù)據(jù)包，生成數(shù)據(jù)包包括第三層定義的幀格式，并根據(jù)第二層對數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼；再根據(jù)協(xié)議的第一層將數(shù)據(jù)包從控制設(shè)備傳輸?shù)奖辉儐柕耐獠吭O(shè)備，最后根據(jù)協(xié)議的第二層對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，并回傳被詢問的相關(guān)數(shù)據(jù)。

所述外部設(shè)備可在微處理器mcu的控制下通過普通uart/sci接口的低成本硬件實(shí)現(xiàn)協(xié)議的第二和第三層。

協(xié)議的第一層定義了數(shù)據(jù)包傳輸?shù)奈锢矸矫?。這些方面包括介質(zhì)、發(fā)送機(jī)、接收機(jī)、各種傳輸速度、和傳輸距離。因此，協(xié)議的第一層可定義與從發(fā)送機(jī)的輸入到相關(guān)接收機(jī)的時鐘恢復(fù)輸出發(fā)生的所有與傳輸相關(guān)的方面。

與協(xié)議定義的介質(zhì)有關(guān)的方面包括設(shè)備之間可接受的接口類型。該協(xié)議為每個接口定義了物理連接器類型(即，插頭的尺度和/或插頭的接收器)、和鏈接連接器的可接受傳輸線路(即，傳輸介質(zhì))的類型。此外，該協(xié)議定義了包括單挑傳輸線路中的信號線中進(jìn)行的傳輸。例如，一條傳輸線路可包括：一條船型數(shù)據(jù)通信線路，用于將數(shù)據(jù)在主機(jī)和從機(jī)之間的互相傳輸；一條電源線，用于從機(jī)獲得工作是必要的電壓；一條地線。

協(xié)議第一層定義了與發(fā)送機(jī)和接收機(jī)有關(guān)的方面。該協(xié)議定義了將由協(xié)議第二層控制的發(fā)送機(jī)，該發(fā)送機(jī)進(jìn)行操作而大獎從該層級別接收的船型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與傳輸介質(zhì)相關(guān)的恰當(dāng)信號類型(即，將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通信信號)。該協(xié)議定義了將有協(xié)議第二層控制的接收機(jī)，該接收機(jī)進(jìn)行操作而對轉(zhuǎn)換所采用的傳輸介質(zhì)所需要的形式的進(jìn)入數(shù)據(jù)、并將該數(shù)據(jù)呈送給協(xié)議第二層(例如，用于解碼)。此外，該協(xié)議可以定義發(fā)送機(jī)的某些狀態(tài)，注入發(fā)送機(jī)未啟用狀態(tài)、發(fā)送機(jī)啟用狀態(tài)、在為啟用狀態(tài)和啟用狀態(tài)之間切換、和/或發(fā)送機(jī)故障狀態(tài)。注入第二層之類的更高協(xié)議層可使用這些狀態(tài)來理解發(fā)送機(jī)的狀態(tài)，并恰當(dāng)控制數(shù)據(jù)傳輸。相反，協(xié)議可定義接收機(jī)沒有狀態(tài)。

該協(xié)議可定義幾個可以支持的數(shù)據(jù)速率，包括57.6kb美妙，并取決于所使用的數(shù)據(jù)速率，該協(xié)議可定義應(yīng)該支持的對應(yīng)距離范圍(例如，從0米到十幾米)。

盡管已經(jīng)描述了數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪承┪锢矸矫?，但是該協(xié)議不限于這些方面，而是相反還可以定義與傳輸數(shù)據(jù)有關(guān)的附加和/或不同物理方面。例如，該協(xié)議可定義小于或等于10^-12的鏈路誤碼率(ber，即，通信系統(tǒng)中傳輸位被錯誤接收的統(tǒng)計概率)。

協(xié)議第二層定義了數(shù)據(jù)包的編碼和解碼，該協(xié)議根據(jù)定義自適應(yīng)。

協(xié)議第三層定義了不同類型數(shù)據(jù)包的幀格式，其包括定義每個類型數(shù)據(jù)包的組成，將數(shù)據(jù)包定義為包括報文頭和響應(yīng)部分。該協(xié)議取決于數(shù)據(jù)包的類型而定義數(shù)據(jù)包的長度和內(nèi)容。例如，對于傳感系統(tǒng)，可存在兩種類型的數(shù)據(jù)包，物理id數(shù)據(jù)包和回傳數(shù)據(jù)包，其中應(yīng)用回傳數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包可包括回傳數(shù)據(jù)所對應(yīng)的應(yīng)用id。因此，就內(nèi)容和長度而言，每種類型的數(shù)據(jù)包的報文頭、和相應(yīng)部分可以不同。此外，取決于物理id數(shù)據(jù)包的類型，回傳數(shù)據(jù)包的內(nèi)容可不同。例如，不同的報文頭可用于不同類型的物理id數(shù)據(jù)包。例如，向高度傳感器查詢數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包可分別詢問有著不同應(yīng)用id的高度數(shù)據(jù)和高度變化率數(shù)據(jù)。在替換實(shí)現(xiàn)中，幀格式可包括附加的和/或不同的組成。

請參閱圖1，一種采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的控制傳輸系統(tǒng)，包括根據(jù)第一層而定義的主機(jī)101、smartport總線102和至少一個從機(jī)103；該系統(tǒng)以無線收發(fā)機(jī)作為主機(jī)101，以節(jié)點(diǎn)設(shè)備作為從機(jī)103，所述主機(jī)101同時執(zhí)行主任務(wù)和從任務(wù)，從機(jī)103只執(zhí)行從任務(wù)，smartport總線102是一條單總線，從機(jī)103節(jié)點(diǎn)通過“線與”的方式接入smartport總線102；根據(jù)第二層和第三層、并通過smartport總線102與外部設(shè)備進(jìn)行雙向通信；在主任務(wù)的控制下進(jìn)行，主任務(wù)向smartport總線102上發(fā)送報頭，所有從任務(wù)接受報頭并解釋標(biāo)志符，某一個需要發(fā)送的從任務(wù)根據(jù)標(biāo)志符向smartport總線102上發(fā)送響應(yīng)，而其他從任務(wù)則根據(jù)標(biāo)志符決定是否接受相應(yīng)。

該系統(tǒng)中每個從機(jī)103均設(shè)置有一個獨(dú)有的物理id，平時從機(jī)103僅輸入支路導(dǎo)通，處于僅接受的狀態(tài)，不向smartport總線102發(fā)送任何數(shù)據(jù)；當(dāng)收取與從機(jī)103的物理id相符合的信號后激活，并開始向smartport總線102發(fā)送其數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)傳輸完畢后從機(jī)103再次恢復(fù)到此前的接收狀態(tài)。

該采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的控制傳輸系統(tǒng)還能進(jìn)行錯誤檢測

1)位錯誤：通信節(jié)點(diǎn)向smartport總線102發(fā)送數(shù)據(jù)時也回讀smartport總線102上的數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)送和接受到的數(shù)據(jù)不一致時產(chǎn)生位錯誤；

2)校驗和錯誤：即接收方檢測到的數(shù)據(jù)場和校驗場的累加和不為0xff，產(chǎn)生校驗和錯誤；

3)從機(jī)103不響應(yīng)錯誤：主機(jī)102發(fā)送報頭后，在規(guī)定的時間內(nèi)沒有完成報文發(fā)送，則產(chǎn)生從機(jī)不響應(yīng)錯誤；

4)同步場不一致錯誤：同步場的時間間隔不符合定義要求；

5)沒有smartport總線102活動：在規(guī)定時間內(nèi)沒有檢測到smartport總線102傳輸報文。

這樣設(shè)計每一個層以便為任何協(xié)議層設(shè)計的硬件和/或軟件可以與不同類型的、用于其他層協(xié)議的硬件和/或軟件進(jìn)行交換。例如，為協(xié)議第一層設(shè)計的傳輸線路可以與根據(jù)協(xié)議第二層設(shè)計的不同類型的編碼和解碼硬件相匹配，為了提供這個互操作性能，可相應(yīng)地修改各層之間的接口。

所述從機(jī)103的物理id與應(yīng)用id為分離狀態(tài)；另外，所述主機(jī)101能掛載無線模塊并通過2.4ghz無線方式互相連接，其無線通訊距離可達(dá)數(shù)公里。

請參閱圖2-5，該smartport總線102的輸出支路包括串聯(lián)的反向器201、三態(tài)門緩沖器202和限流電阻203；且反向器201的另一端與從機(jī)103的微處理器mcu208的txd輸出腳相連；三態(tài)門緩沖器202的另一端與微處理器mcu208的oe管腳相連；限流電阻203另一端與smartport總線輸出腳的smartport腳相連。

該smartport總線102的輸入支路包括輸出電阻204、輸入電阻205、初始狀態(tài)鉗位電阻206和n型三極管207，所述輸出電阻204一端與3.3v直流電源相連，n型三極管207的集電極與微處理器mcu208的rx管腳以及輸出電阻204的另一端相連；n型三極管207的發(fā)射極分別與微處理器mcu208的gnd管腳以及初始狀態(tài)鉗位電阻206相連；n型三極管207的基極分別與初始狀態(tài)鉗位電阻206的另一端以及輸入電阻205相連；輸入電阻205的另一端與smartport總線輸出腳的v++腳相連。

當(dāng)輸入支路從smartport總線中收取到與其物理id相符合的信號后，從機(jī)103的微處理器mcu208的oe管腳從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，激活輸出支路為?dǎo)通，開始向數(shù)據(jù)總線發(fā)送其數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)傳輸完畢后從機(jī)103的微處理器mcu208的oe管腳恢復(fù)為低電平并斷開輸出支路，從機(jī)103再次恢復(fù)到此前的接收狀態(tài)。

該smartport總線102采用單一信號線通信，通信與電源共需要v++、s.port、gnd共3根線，用戶從v++取得所需要的電源電壓。該smartport總線102還可以采用物理三線制的單主/多從的主從式通信方式，物理三線制分別為正線、負(fù)線和信號線。該smartport總線102還通過微處理器mcu208的控制下利用反向器201三態(tài)門緩沖器202實(shí)現(xiàn)單-雙總線的轉(zhuǎn)換，用于控制信息的以及數(shù)據(jù)信息的傳輸；同時進(jìn)一步增強(qiáng)對信號的驅(qū)動能力，從而解決多支一起的組合時單總線通訊問題。

該smartport總線102采用通用化的總線接口實(shí)現(xiàn)配置的靈活性。

請參閱圖6，主機(jī)101每隔一定時間循環(huán)間隔播放從機(jī)103的物理id來激活總線內(nèi)的不同的從機(jī)103，smartport總線的一個完整工作流程的總時間段601一共12毫秒，被劃分為三個等同的時間段，分別為第一個工作時間段602、第二個工作時間段603和第三個工作時間段604；第一個工作時間段602內(nèi)，向smartport總線102發(fā)送附帶被詢問的從機(jī)103的物理id的數(shù)據(jù)；第二個工作時間段603內(nèi)，主機(jī)101切換為接收狀態(tài)，等待來自于被詢問的從機(jī)103的數(shù)據(jù)；在第二個工作時間段603結(jié)束后，主機(jī)101將中止接收，剩余的第三個工作時間段604內(nèi)將為空閑，且總線內(nèi)無活動；如此反復(fù)以獲得對smartport總線102帶寬的最大限度利用。

另外，所述smartport總線102中的從機(jī)103始終處于接收狀態(tài)，在收到與其物理id相符的數(shù)據(jù)后，將切換至輸出狀態(tài)，并向smartport總線102發(fā)送數(shù)據(jù)，如從機(jī)103的寄存器內(nèi)沒有可用數(shù)據(jù)，將向總線102發(fā)送無意義的丟棄幀；在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后從機(jī)103將恢復(fù)接收狀態(tài)。

本發(fā)明將用于傳輸數(shù)據(jù)的瘦(thin)協(xié)議定位為三個層，該協(xié)議“瘦”是在于，可定義三個層，從而省略了因為需要資源而通常是計算、時間、和/或儲存器開銷的更高級傳輸服務(wù)，這樣，由于減少的資源需要，該協(xié)議可便于立即對所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理。例如，由于僅需要相對最小量的處理時間和資源來傳送和接受數(shù)據(jù)，所以可即時地將外部傳感器的數(shù)據(jù)傳輸回控制傳輸系統(tǒng)。此外，該協(xié)議可包括對大帶寬和多物理掛載點(diǎn)(例如，十幾或幾十個物理掛載)的要求。例如，該協(xié)議可有效地用于無人機(jī)遙感系統(tǒng)，該無人機(jī)遙感系統(tǒng)由于具體需求的不同，需要通過組合數(shù)個相同/不同類型的傳感器來獲得所需的遙感數(shù)據(jù)，而該協(xié)議所提供的標(biāo)準(zhǔn)的接口可以使得所需的傳感器可以以任意順序在任意位置接入到smartport總線上。此外，由于使用了低成本硬件以及通過微處理器(mcu)的控制下利用反向器、三態(tài)門緩沖器器件實(shí)現(xiàn)單-雙總線的轉(zhuǎn)換，與完全的多信道的雙向總線相比，需要更低的資源消耗，所以諸如遙感傳感器系統(tǒng)可以使用普通uart/sci接口的低成本硬件實(shí)現(xiàn)低成本軟件或純狀態(tài)機(jī)來代替典型的不經(jīng)濟(jì)且更復(fù)雜的現(xiàn)有的無人機(jī)遙感系統(tǒng)。

請參閱圖7，一種采用智能數(shù)據(jù)總線協(xié)議的傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)，包括系統(tǒng)主機(jī)701、smartport總線102、數(shù)據(jù)泵705、外部設(shè)備709和寄存器710；所述數(shù)據(jù)泵705與外部設(shè)備709雙向連接，所述外部設(shè)備709還通過寄存器710連接數(shù)據(jù)泵705；所述數(shù)據(jù)泵705、外部設(shè)備709和寄存器710可以設(shè)置在航模設(shè)備中；所述系統(tǒng)主機(jī)701包括依次連接的控制數(shù)據(jù)生成器704、第一編碼器/解碼器702和第一收發(fā)信機(jī)703；所述數(shù)據(jù)泵705包括依次連接的數(shù)據(jù)包生成器709、第二編碼器/解碼器706和第二收發(fā)信機(jī)707；所述第一收發(fā)信機(jī)703與第二收發(fā)信機(jī)707通過smartport總線102連接。

所述控制數(shù)據(jù)生成器704用于生成的控制數(shù)據(jù)包；

所述第一編碼器/解碼器702用于控制數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼，或者對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼；

所述第一收發(fā)信機(jī)703用于發(fā)送編碼后的控制數(shù)據(jù)包，或者接收編碼后的數(shù)據(jù)包；

所述數(shù)據(jù)包生成器709用于生成數(shù)據(jù)包；

所述第二編碼器/解碼器706用于對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼，或者對控制數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼；

所述第二收發(fā)信機(jī)707用于發(fā)送編碼后的數(shù)據(jù)包，或者接收編碼后的控制數(shù)據(jù)包。

所述數(shù)據(jù)泵705使數(shù)據(jù)在其數(shù)據(jù)包生成器708處生成數(shù)據(jù)包并進(jìn)行串行化；

所述系統(tǒng)主機(jī)701向數(shù)據(jù)泵705發(fā)送控制數(shù)據(jù)包，而數(shù)據(jù)泵705則向系統(tǒng)主機(jī)701返還對應(yīng)的被詢問的外部設(shè)備709的數(shù)據(jù)包，所述外部設(shè)備709控制數(shù)據(jù)包的傳輸，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送到寄存器710。

第一層定義的第一收發(fā)信機(jī)703、第二收發(fā)信機(jī)707、smartport總線102在物理方面的標(biāo)準(zhǔn)；

第二層定義了第一編碼器/解碼器702和第二編碼器/解碼器706所使用的編碼和解碼方案；

第三層定義了控制數(shù)據(jù)生成器704用于生成的控制數(shù)據(jù)包，以及數(shù)據(jù)包生成器709用于生成數(shù)據(jù)包的幀格式。

本發(fā)明對點(diǎn)數(shù)總數(shù)要求為幾個到幾十個，應(yīng)用id數(shù)量與物理id數(shù)量關(guān)聯(lián)性較小，需要較高傳輸速率要求的小型現(xiàn)場監(jiān)檢測系統(tǒng)更為適合。其主要特點(diǎn)之一是系統(tǒng)由單一電源供電，使得整體成本下降，這樣電源及通信系統(tǒng)特別適合于在各種載具中/之間的智能傳感器、控制裝置間的互聯(lián)，組成小范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)。在智能大廈中，各種傳感器，控制裝置的電源設(shè)計通常比較復(fù)雜，s.port總線在電源和通訊的問題上，為此提供了一個較好的解決方案。在數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，s.port采取了物理層與實(shí)際應(yīng)用層分離的方式，使得實(shí)際可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不再被總線物理接入點(diǎn)的數(shù)量所限制，得以在有限的物理接入點(diǎn)內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用id的擴(kuò)充，具備了其他總線所沒有的一定的可擴(kuò)展性。

本發(fā)明公開的主題和這里描述的所有功能操作可以數(shù)字電子電路的形式實(shí)現(xiàn)、或以計算機(jī)軟件、固件、或硬件的形式實(shí)現(xiàn)，這里包括在這個說明書中公開的結(jié)構(gòu)設(shè)備及其等同結(jié)構(gòu)、或他們的組合?？梢詫⑺_的主題實(shí)現(xiàn)為一個或多個計算機(jī)程序產(chǎn)品；即：可有形地包含在例如機(jī)器可讀的存儲設(shè)備或者可傳播信號之類的信息載體中，以便由例如可編程處理器、計算機(jī)、或多個計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來執(zhí)行，或控制該數(shù)據(jù)處理設(shè)備的操作。計算機(jī)程序(也已知為程序、軟件、軟件應(yīng)用、或代碼)可由包括編譯語言或者解釋語言在內(nèi)的任何形式的編程語言來編寫，并且該計算機(jī)程序可以包括作為單獨(dú)程序或作為模塊、部件、子例程、或者適合于在計算環(huán)境中使用的其他單元在內(nèi)的任何形式來部署。計算機(jī)程序不需要與文件對應(yīng)，可以將程序儲存在保持其他程序或數(shù)據(jù)的文件的一部分中、專用于所論述程序的單個文件中、或多個協(xié)作的文件中(例如，儲存一個或更多模塊、子程序、或部分代碼的文件)。可將計算機(jī)程序部署為在一臺計算機(jī)上執(zhí)行，或者在一個位置處或跨越多個位置分布并且通過通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的多臺設(shè)備上執(zhí)行。

這里描述的處理和邏輯流程(包括所公開的主題的方法步驟)可通過執(zhí)行可編程處理器來執(zhí)行，該科可編程處理器執(zhí)行一個或多個計算機(jī)程序以便通過對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行操作并生成輸出來執(zhí)行所公開主題的功能，這些處理和邏輯流程還可以通過例如普通uart/sci的專用邏輯電路來執(zhí)行，而且所公開的主題的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)為這樣的專用邏輯電路。

本發(fā)明適于執(zhí)行計算機(jī)程序的處理器例如包括通用或?qū)Ｓ梦⑻幚砥?、和任何類型的?shù)字計算機(jī)中的任何一個或多個處理器。通常，處理器將接受來自只讀存儲器、或者隨機(jī)存取存儲器、或二者的指令和數(shù)據(jù)。設(shè)備的必須單元是用于執(zhí)行指令的處理器、和用于存儲指令和數(shù)據(jù)的一個或多個存儲設(shè)備。通常，計算機(jī)還將包括一個或多個用于存儲數(shù)據(jù)的大容量存儲設(shè)備，或計算機(jī)可操作地耦接到所述大容量存儲設(shè)備以往返于該設(shè)備接受或傳輸數(shù)據(jù)，該打容量存儲設(shè)備例如為磁盤、磁光盤、或者光盤。適于包含計算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的信心載體包括所有形式的非易失性存儲器，例如包括：半導(dǎo)體存儲設(shè)備，例如eprom、eeprom、和閃存設(shè)備；磁盤，例如內(nèi)部硬盤或可移動盤；磁光盤；以及cd-rom和dvd-rom盤。處理器和存儲器可由專用邏輯電路所補(bǔ)充，或并入專用邏輯電路。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。