一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法
2023-07-17 02:41:16
專利名稱：一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法
技術領域：
本發明涉及一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法。
背景技術：
傳統的串行數據接收，一般為RS232、SPI、I2C等串行數據接收，其接收方式也各不相同。
RS232接收方法為規定傳輸速率，規定低電平為開始，中間為數據，高電平為停止。
SPI接收方法為通過時鐘線進行時鐘控制進行傳輸，規定開始和停止電平。
I2C接收方法為通過時鐘線進行時鐘控制進行傳輸，規定開始和停止電平。
本方法為一種通訊雙方進行頻率約定、預定數據形式的通訊方法，本方法的數據由標識序列、開始標識、有效數據等數據信息組成，有獨特的發送方法和接收方法，是一種通過對數據串進行時鐘同步、設置採樣頻率來進行接收的方法，具有更高的靈活性、可靠性和準確性，同時保密性也相應的提高了。
發明內容
本發明的目的在於通過對標識序列與開始標識的接收，使得在接收有效數據時，採樣點保持在有效數據的每一位的中心位置。
一種用於串行數據的數據發送方法，其特徵在於
當串行數據發送時，發送方按照事先同接收方約定好的傳輸速率以不歸零方式發送下列一串數據a)首先，發送一串標識序列；b)其次，在標識序列後，再發送表示有效數據開始的開始標識，所述開始標識為同接收方約定好的一串標識串；c)在開始標識後，發送方按照約定的傳輸速率發送有效數據。
一種用於串行數據的數據接收方法，其特徵在於當串行數據接收時，接收方按照事先同發送方約定好的傳輸速率接收下列一串數據首先，進行採樣方法的設置，即設置採樣規律，採樣頻率等相關參數，開始搜尋在此採樣頻率下的標識序列，當找到符合在此採樣頻率下標識樣本的標識序列後，根據標識序列與採樣標識之間的特徵，確定同步時間，定位採樣的正確位置，表示下列數據可能是標識序列，在此之後連續接收到一定數量的符合此採樣頻率下標識樣本的正確標識後，表示接收到正確的標識序列；其次，當接收到正確的標識序列後，進行採樣方法的設置，即設置採樣規律，採樣頻率等相關參數，設定完畢後，接收開始標識，將接收到的數據與發送方事先預定的開始標識樣本比較，開始標識前後有1或者2位的冗餘數據位，以便判斷同步時間錯位，如果接收到的開始標識與開始標識樣本之一相一致，表示接收到正確的開始標識，通過對所接收到的開始標識判別，來進行同步時間的再次校正；最後，當接收到正確的開始標識後，表示已經同步採樣時間，確定好採樣點，然後設置接收有效數據的採樣頻率，接收真正的有效數據。
利用此方法發送和接收串行數據，提高了串行數據接收的準確度和正確性。
圖1是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的串行數據發送示意圖；圖2是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的串行數據發送流程框圖；圖3是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的串行數據接收流程框圖；圖4是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的通過檢測一個相關跳變確定同步時間的方法的示意圖；圖5是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的通過檢測多個相關跳變確定同步時間的方法的示意圖；圖6是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的利用統計算法確定同步時間的方法的示意圖；圖7是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的根據開始標識確定同步時間的方法的開始標識接收示意圖；圖8是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的根據檢測電平確定同步時間的方法的開始標識接收示意圖；圖9是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的有效數據接收示意圖。
具體實施例方式
本發明中的串行數據包括標識序列，開始標識，有效數據。
有效數據由二進位數組成，每8位一個字節，整個數據長度可變。
標識序列包含交替的0、1模式且長度固定，用於檢測可能的接收信號，達到穩態頻率校正與接收時鐘的同步。
開始標識包含8比特二進位模式01111011(首先發送最左端比特)，開始標識的第一個比特跟隨標識序列的最後一個比特，開始標識主要用於時鐘同步。
請參閱圖1及圖2。圖1是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的串行數據發送示意圖；圖2是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的串行數據發送流程框圖。
本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的串行數據發送方法是當串行數據發送時，發送方按照事先同接收方約定好的傳輸速率以不歸零方式發送下列一串數據a)首先，發送一串標識序列；b)其次，在標識序列後，再發送表示有效數據開始的開始標識，所述開始標識為一個同接收方約定好的一串標識串；c)在開始標識後，發送方按照約定的傳輸速率發送有效數據。
請參閱圖3。圖3是本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的串行數據接收流程框圖。
本發明一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法的串行數據接收方法是當串行數據接收時，接收方按照事先同發送方約定好的傳輸速率接收下列一串數據首先，進行採樣方法的設置，即設置採樣規律，採樣頻率等相關參數，開始搜尋在此採樣頻率下的標識序列，當找到符合在此採樣頻率下標識樣本的標識序列後，根據標識序列與採樣標識之間的特徵，確定同步時間，定位採樣的正確位置，表示下列數據可能是標識序列，在此之後連續接收到一定數量的符合此採樣頻率下標識樣本的正確標識後，表示接收到正確的標識序列。
其次，當接收到正確的標識序列後，進行採樣方法的設置，即設置採樣規律，採樣頻率等相關參數，設定完畢後，接收開始標識，將接收到的數據與發送方事先預定的開始標識樣本比較，開始標識前後有1或者2位的冗餘數據位，以便判斷同步時間錯位，如果接收到的開始標識與開始標識樣本之一相一致，表示接收到正確的開始標識，通過對所接收到的開始標識判別，來進行同步時間的再次校正。
最後，當接收到正確的開始標識後，表示已經同步採樣時間，確定好採樣點，然後設置接收有效數據的採樣頻率，接收真正的有效數據。
作為串行數據的接收方，通過標識序列中數據位出現的時間，確定對數據採樣的正確時刻，可以按照下列步驟進行首先，設置標識序列樣本在接收串行數據的標識序列之前，先將接收方的標識序列樣本設置好，根據採樣頻率的不同，所設置的標識序列樣本就有所不同。採樣頻率為傳輸速率的n(n＝1～16)倍時，由於採樣的開始位置可能出現在1位數據的幾個位置上，標識序列樣本的數量可由下列公式推斷出F(n)＝2n。
標識序列樣本是以字節為單位，當以某一採樣頻率進行採樣時，每採樣八次既得到一個字節的樣本數據，當採樣到一定數量的時候，樣本數據變為循環狀態，即得到一定數量的樣本數據，根據不同的採樣頻率，所採樣得到的樣本數量也不同。
當得到採樣樣本後，定出當在標識序列中心位置採樣所得到的採樣樣本。當對標識序列採樣時，如果沒有得到此中心位置的採樣樣本，通過所得到的採樣樣本與中心位置的採樣樣本的比較，可以得到此時採樣點與中心採樣點的時間間隔，以此來達到時鐘同步。
計算標識序列樣本的具體方法為標識序列為0101..................0101，設定採樣頻率為n，則n表示在每一位上採樣的頻率，每採樣8次以一個字節作為表示，得到設置樣本。
如果n＝1，則在每位上採樣一次，得到的樣本數據為55h和AAh，在此採樣頻率下中心採樣樣本為55h和AAh。
如果n＝4，則在每位上採樣4次，得到如下結果以4倍採樣頻率採集標識序列，當採樣點不同會出現8種不同的採樣樣本，即11110000 01111000 00111100 00011110 00001111 10000111 11000011 11100001F0h 78h 3Ch 1Eh 0Fh 87h C3h E1h在此採樣頻率下中心採樣樣本為F0h和0Fh。
其他採樣頻率的樣本數據如上面所述方法得到。
因為每次採樣結果都要組成一個字節進行存儲，所以會有以上的結果產生，每一個採樣頻率所採樣的結果，在一定數量後會產生循環的結果。
其次，應用下列方法中的一種方法來同步時間1.檢測一個跳變以確定同步時間如圖4所示，在接收串行數據的標識序列之前，先將接收方的採樣頻率設置成與約定好的傳輸速率的n(n＝1～16)倍，對接收到的串行數據的標識序列進行採樣，將得到的標識序列採樣數據與事先約定好的標識序列樣本進行比較。
如果為這些樣本中的一個樣本數據，則表示此時接收到的數據為標識序列數據，得到一個數據採樣的基準，並以這個樣本和採樣頻率為基準，計算出此時的時間間隔，此時間隔的計算方法為F(t)＝(Nnm-Nct)*1/(採樣頻率*傳輸速率)Nnm-得到的採樣結果Nct-中心位置的採樣樣本這個時間間隔F(t)為採樣點與接收數據位中心採樣點之間的時間間隔，設定在此時間間隔內檢測到一個跳變，以此跳變作為時間同步的起始值，在此起始點之後進行採樣，再將採樣結果與中心位置的採樣樣本進行比較，如果比較結果有偏差，則利用上邊的計算方法進行校正，如果比較結果一致，並在規定時間內連續採樣到一定數量此樣本的標識序列，則可以判斷時鐘同步完成，此標識序列為正確的標識序列，接收標識序列完成。
2.檢測多個跳變以確定同步時間如圖5所示，在接收串行數據的標識序列之前，先將接收方的採樣頻率設置成與約定好的傳輸速率的n(n＝1～16)倍，對接收到的串行數據的標識序列進行採樣，將得到的標識序列採樣數據與事先約定好的標識序列樣本進行比較。
如果為這些樣本中的一個樣本數據，則表示此時接收到的數據為標識序列數據，得到一個數據採樣的基準，並以這個樣本和採樣頻率為基準，計算出此時的時間間隔，此時間隔的計算方法為F(t)＝(Nnm-Nct)*1/(採樣頻率*傳輸速率)Nnm-得到的採樣結果Nct-中心位置的採樣樣本這個時間間隔F(t)為採樣點與接收數據位中心採樣點之間的時間間隔，設定在F(t)*m個時間間隔內檢測到m個跳變(m大於等於1)，並以最後一個跳變作為時間同步的起始值，在此起始點之後進行採樣，再將採樣結果與中心位置的採樣樣本進行比較，如果比較結果有偏差，則利用上邊的計算方法進行校正，如果比較結果一致，並在規定時間內連續採樣到一定數量此樣本的標識序列，則可以判斷時鐘同步完成，此標識序列為正確的標識序列，接收標識序列完成。
3.利用統計算法以確定同步時間如圖6所示，在接收串行數據的標識序列之前，先將接收方的採樣頻率設置成與約定好的傳輸速率的n(n＝1～16)倍，對接收到的串行數據的標識序列進行採樣，將得到的標識序列採樣數據與事先約定好的標識序列樣本進行比較。
如果為這些樣本中的一個樣本數據，則表示此時接收到的數據為標識序列數據，得到一個數據採樣的基準，並以這個樣本和採樣頻率為基準，計算出此時的時間間隔，計算出此時的時間間隔，此時間隔的計算方法為F(t)＝(Nnm-Nct)*1/(採樣頻率*傳輸速率)Nnm-得到的採樣結果Nct-中心位置的採樣樣本這個時間間隔F(t)為採樣點與接收數據位中心採樣點之間的時間間隔，設定採樣m個採樣結果，計算出每個結果與中心採樣樣本的時間間隔，即F(t1)、F(t2)、......F(tm)。利用統計算法得到一個平均得時間間隔F(tn)F(tn)＝(F(t1)+F(t2)+......+F(tm))/m在F(tn)*P個時間間隔內檢測到P個跳變(P大於等於1)，並以最後一個跳變作為時間同步的起始值，在此起始點之後進行採樣，再將採樣結果與中心位置的採樣樣本進行比較，如果比較結果有偏差，則利用上邊的計算方法進行校正，如果比較結果一致，並在規定時間內連續採樣到一定數量此樣本的標識序列，則可以判斷時鐘同步完成，此標識序列為正確的標識序列，接收標識序列完成。
作為串行數據的接收方，在接收開始標識時，可以按照下列步驟進行首先，設置開始標識樣本在接收串行數據的開始標識之前，先將接收方的開始標識樣本設置好，根據採樣頻率的不同，所設置的標識序列樣本就有所不同。採樣頻率為傳輸速率的n(n＝1～16)倍，則開始標識樣本根據不同的採樣頻率有不同數量的採樣標準值。
開始標識樣本是以字節為單位，當以某一採樣頻率進行採樣時，每採樣八次既得到一個字節的樣本數據，樣本數據的個數會同所設置的開始標識的位數不同而不同，當採樣完畢後，得到一定數量的樣本數據。
在開始標識之前和之後都留有1位或者2位的冗餘數據位，以此防止採樣點的偏移，當設置開始標識樣本的時候，也將冗餘數據位計算進去，並得到相關樣本數據。
如果在採樣開始標識的時候，得到包括冗餘數據位的樣本數據，則表示採樣點存在偏差，即與在採樣有效數據時的中心位置存在向前或者向後的偏差，根據此偏差校準採樣點的中心位置。
設置開始標識樣本的具體方法為同設置標識序列樣本的方法相同設定採樣頻率為n，則n表示在每一位上採樣的頻率，每採樣8次以一個字節作為表示，得到設置樣本。
其次，應用下列方法中的一種方法來同步時間1.根據開始標識，確認同步時間。
如圖7所示，在接收完標識序列之後與接收開始標識位之前，先將接收方的採樣頻率設置成與約定好的傳輸速率的n(n＝1～16)倍，再對從接收到的串行數據的開始標識進行採樣，將得到的開始標識採樣數據與事先設定好的開始標識樣本進行比較，如果採樣數據為開始標識，則表示接收完開始標識，採樣點的中心位置正確，下面開始接收有效數據。
如果採樣數據為冗餘數據位的開識標識數據樣本，則根據樣本數據計算出採樣點距離中心位置的偏差值，並校準採樣點到中心位置處，下面開始接收有效數據。
2.檢測電平以確定同步時間。
如圖8所示，在接收完標識序列之後與接收開始標識位之前，先將接收方的採樣頻率設置成與約定好的傳輸速率的n(n＝1～16)倍，再對接收到的串行數據開始標識的相關電平值進行檢測，在一定的時間間隔內檢測到相關電平，在此電平值之後對開始標識進行採樣，將得到的開始標識採樣數據與事先設定好的開始標識樣本進行比較，如果採樣數據為開始標識，則表示接收完開始標識，採樣點的中心位置正確，下面開始接收有效數據。
如果採樣數據為冗餘數據位的開始標識數據樣本，則根據樣本數據計算出採樣點距離中心位置的偏差值，並校準採樣點到中心位置處，下面開始接收有效數據。
在接收完標識序列之後與接收開始標識位之前，先將接收方的採樣頻率設置成與約定好的傳輸速率的n(n＝1～16)倍，，則表示接收到開始標識，開始標識接收完成。
在接收完開始標識之後，先將接收方的採樣頻率設置成與約定好的傳輸速率的n(n＝1～16)倍，對接收到的串行數據有效數據進行採樣，將採樣得到的數據保存到預定的數據區，直到接收完全部數據為止，整個接收過程完成。圖9以1倍的採樣頻率來採集有效數據作為示例。
權利要求
1.一種用於串行數據的數據發送方法，其特徵在於當串行數據發送時，發送方按照事先同接收方約定好的傳輸速率以不歸零方式發送下列一串數據a)首先，發送一串標識序列；b)其次，在標識序列後，再發送表示有效數據開始的開始標識，所述開始標識為一個同接收方約定好的一串標識串；c)在開始標識後，發送方按照約定的傳輸速率發送有效數據。
2.一種用於串行數據的數據接收方法，其特徵在於當串行數據接收時，接收方按照事先同發送方約定好的傳輸速率接收下列一串數據首先，進行採樣方法的設置，即設置採樣規律，採樣頻率等相關參數，開始搜尋在此採樣頻率下的標識序列，當找到符合在此採樣頻率下標識樣本的標識序列後，根據標識序列與採樣標識之間的特徵，確定同步時間，定位採樣的正確位置，表示下列數據可能是標識序列，在此之後連續接收到一定數量的符合此採樣頻率下標識樣本的正確標識後，表示接收到正確的標識序列；其次，當接收到正確的標識序列後，進行採樣方法的設置，即設置採樣規律，採樣頻率等相關參數，設定完畢後，接收開始標識，將接收到的數據與發送方事先預定的開始標識樣本比較，開始標識前後有1或者2位的冗餘數據位，以便判斷同步時間錯位，如果接收到的開始標識與開始標識樣本之一相一致，表示接收到正確的開始標識，通過對所接收到的開始標識判別，來進行同步時間的再次校正；最後，當接收到正確的開始標識後，表示已經同步採樣時間，確定好採樣點，然後設置接收有效數據的採樣頻率，接收真正的有效數據。
全文摘要
本發明涉及一種用於串行數據的數據發送及數據接收方法。本發明的目的在於通過對標識序列與開始標識的接收，使得在接收有效數據時，採樣點保持在有效數據的每一位的中心位置。利用此方法發送和接收串行數據，提高了串行數據接收的準確度和正確性。
文檔編號G06F13/42GK1570900SQ20041003730
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月27日 優先權日2004年4月27日
發明者孫曉利, 徐潔, 曹京偉, 王陸冰 申請人:北京長信嘉信息技術有限公司