自适应串口通讯协议适配方法及系统与流程

1.本技术涉及串口通讯协议领域，尤其涉及自适应串口通讯协议适配方法及系统。


背景技术：

2.rs-485电平和rs232电平、ttl电平接口是目前最常用的一种串行通讯接口。现在串口通讯技术已经广泛应用于工业控制领域。在串口通讯中上位机和量测开关之间总会采用某种规定好的协议进行通讯，从而实现对量测开关的控制。在实际应用中，行业对量测开关有不同的通讯协议标准，所以量测开关往往需要根据不同行业标准的协议来编写程序，每次不同的行业标准通讯协议都需要专业的程序人员对程序根据不同的通讯协议进行编写，都需要对程序重新测试，造成的工作的复杂性和重复，造成人力成本的巨大浪费。
3.中国专利《一种智能物联量测开关系统》，公开号：cn216086264u，公开日：2022年03月18日，具体公开了通过串口连接转换芯片从而满足兼容部分通讯协议，该方案中仍然受通讯协议的限制，将通讯限制于规定的通讯协议中，无法满足上位机与量测开关不同通讯协议标准下的通讯需求。
4.中国专利《一种自适应串口通讯协议转换方法》，公开号：cn101257491a，公开日：2008年04月17日，具体公开了由上位机的标准协议生成模块生成一个标准指令，然后通过协议转换器将上位机发送的指令转换为符合终端设备的指令格式，终端设备返回的指令也进行相应的处理，该方案采用协议转换器分别对上位机和终端设备的指令进行转换，相关技术中也均采用转换器对于上位机和终端设备指令进行转换，这就会出现一个终端设备需要对应设置一个转换器，转换器设置数量繁多、结构复杂、容易出错，不便于多个上位机和多个终端设备之间的通讯。


技术实现要素：

5.本技术针对现有技术中上位机与终端设备的通讯通常采用协议转换器进行，结构复杂，且无法实现上位机与终端设备多对多的通讯需求，提供自适应串口通讯协议适配方法，通过在终端设备上存储通讯协议，用上位机输出的通讯协议数据包中存储的通讯协议信息匹配存储的通讯协议，终端设备可以直接匹配与上位机对应的通讯协议，并进行数据传输，无需协议转换器的加入，保证了即使上位机用不同的通讯协议进行通讯，终端设备仍能输出对应通讯协议格式的数据，确保了通讯的可靠性、适配性。
6.为实现上述技术目的，本技术的第一方面，提供自适应串口通讯协议适配方法，用于适配上位机以及终端设备的通讯协议，包括如下步骤：s1：存储通讯协议至终端设备存储模块，根据通讯协议类型输出协议字符表；s2：上位机的指令信号通过电平转换传输至终端设备，终端设备解析识别并截取指令信号中的特征字符，调取协议字符表，匹配特征字符与协议字符，根据匹配成功的协议字符调取对应的通讯协议类型；s3：终端设备根据调取的通讯协议类型向上位机传输数据。
7.进一步的，上位机的指令信号包括通讯协议信息以及需求数据信息。
8.进一步的，s2中还包括：设定匹配次数，匹配未成功时，重新进行特征字符的截取以及与协议字符的匹配，直至匹配成功或到达匹配次数。
9.进一步的，s2中还包括：到达匹配次数且匹配失败，量测开关输出包含错误报警信息的电平信号至上位机。
10.进一步的，s1中还包括：设置频繁阈值，提取通信协议类型中出现频率超过频繁阈值的字符串作为协议字符记录于协议字符表。
11.进一步的，s2中还包括：统计通讯协议信息中字符串的出现频率，截取出现频率超过频繁阈值的字符串作为特征字符。
12.进一步的，s2中还包括：提取通信协议信息中的起始标志作为特征字符进行一次匹配，若存在唯一对应的匹配结果时，执行对应的通讯协议。
13.进一步的，上位机的指令信号还包括上位机的id信息。
14.作为本技术的第二方面，提供自适应串口通讯协议适配系统，用于实现上述的自适应串口通讯协议适配方法，包括：上位机收发模块，设于上位机，用于接收上位机发送的指令信号并转换为电平信号；终端设备存储模块，设于终端设备，用于存储通讯协议以及协议字符表；终端设备解析模块，设于终端设备，用于对上位机收发模块输出的电平信号进行解析识别获得特征字符；终端设备收发模块，设于终端设备，用于调取协议字符表以及特征字符进行匹配，并根据对应的通讯协议类型向上位机传输信息。
15.本技术的有益效果：通过终端设备存储通讯协议，并根据上位机的指令信息解析得到上位机能够接收的通讯协议，进而执行对应的通讯协议程序，将数据以该种通讯协议格式发送至上位机，不仅满足了上位机与终端设备的通讯需求，同时避免了过多的转换器设置，由于终端设备中具备多种通讯协议，可以适配于不同上位机或同一上位机发送的不同的行业标准的通讯协议，同样一个上位机对不同终端设备进行控制，也无需设置多个转换器，每个终端设备均可以适配于不同的通讯协议，结构简单、通信效率高、应用范围广。
附图说明
16.图1为本技术一种实施例情况下的自适应串口通讯协议适配方法流程示意图。
17.图2为本技术一种实施例情况下的自适应串口通讯协议适配系统结构示意图。
具体实施方式
18.为使本技术的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本技术的一种最佳实施例，仅用以解释本技术，并不限定本技术的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.如图1所示，自适应串口通讯协议适配方法包括如下步骤：s1：存储通讯协议至终端设备存储模块，根据通讯协议类型输出协议字符表；s2：上位机的指令信号通过电平转换传输至终端设备，终端设备解析识别并截取指令信号中的特征字符，调取协议字符表，匹配特征字符与协议字符，根据匹配成功的协议字符调取对应的通讯协议类型；s3：终端设备根据调取的通讯协议类型向上位机传输数据。
20.具体的，编写好不同行业的通讯协议程序存储至终端设备存储模块，通讯协议程序即为将各类通讯协议以程序的方式编辑至存储模块附加调用程序，并根据通讯协议类型输出协议字符表，即提取协议中部分字符串或者多个字符串的组合作为协议字符，协议字符表即为协议字符以及该协议字符所对应的通讯协议程序储存位置的映射表，在特征字符表与协议字符表匹配结果输出为“1”时，执行对应的通讯协议程序，特征字符与协议字符表中协议字符依次匹配，直至匹配结果输出为“1”。通过终端设备存储通讯协议程序，并根据上位机的指令信息解析得到上位机能够接收的通讯协议，进而执行对应的通讯协议程序，将数据以该种通讯协议格式发送至上位机，不仅满足了上位机与终端设备的通讯需求，同时避免了过多的转换器设置，由于终端设备中具备多种通讯协议，可以适配于不同上位机或同一上位机发送的不同的行业标准的通讯协议，同样一个上位机对不同终端设备进行控制，也无需设置多个转换器，每个终端设备均可以适配于不同的通讯协议，结构简单、通信效率高、应用范围广。可以理解的是，通讯协议程序即为可以根据匹配得出的通讯协议类别执行对应通信协议格式的信息传输。
21.优选的，在本技术实施例中终端设备为量测开关。上位机的指令信号为包含通讯协议的指令信号，通过上位机收发模块对指令信号进行转换，转换为量测开关串口可识别的电平信号，即通过上位机与量测开关的接口输出转换为对应的电平信号，如上位机与量测开关为通过rs-232标准接口进行连接，则转换为ttl逻辑电平的方式进行传输至量测开关串口。
22.进一步，当特征字符与协议字符表匹配过程中，如果第一次匹配均失败，则重新截取特征字符继续与协议字符表进行二次匹配，若二次匹配还失败，则认为量测开关中并未存储相应的通讯协议，此时量测开关进行报警提示。避免不同的通讯协议特征字符所处的位置不同，截取时无法截取到对应的特征字符导致匹配失败，提高匹配准确性。
23.优选的，可设定匹配次数，匹配未成功时，重新进行特征字符的截取以及与协议字符的匹配，直至匹配成功或到达匹配次数，即在一定的匹配次数中，未匹配成功并不进行报警而是循环进行截取特征字符匹配的操作，若最后一次匹配仍然失败，则进行报警。
24.更为优选的，到达匹配次数后，仍然匹配失败，量测开关输出包含错误报警信息的电平信号至上位机，上位机对该电平信号进行解析，存储错误报警信息并提示操作人员。
25.具体的，上位机输出包含通讯协议信息的电平信号，可采用二进制码进行传输，此时量测开关解析模块对二进制码进行解析翻译，从而得到通讯协议信息。对通讯协议信息进行字符串的划分，统计字符串的出现频率，设定频繁阈值，认为当某一字符串出现的频率超过频繁阈值，则认定为该字符串为特征字符。同样量测开关中存储通讯协议至量测开关存储模块后，也对每个通讯协议类型按照频繁阈值进行协议字符串的提取，此时若通讯协议相同，则可以认为特征字符串与协议字符串也相同，反之亦然，从而提高了通讯协议匹配的准确性。
26.优选的，为了提高上位机以及量测开关之间的通讯安全，在上位机输出的通讯协议数据包中加入随机数，上位机输出多个指令信号，统计此时字符串在所有通讯协议数据包出现的频率，获取超过频繁阈值的字符串，并将该字符串设定为特征字符，此时由于每个指令信号中的通讯协议数据包随机数不同，并不会出现随机数超过频繁阈值的问题，在避免了信息泄露的同时，使得量测开关对通讯协议的识别简单准确。
27.可选的，由于通讯协议会具备固定取值，此时，可以根据通讯协议类别进行能够体现该固定取值的字符串截取，此时截取的特征字符不仅包括字符串还包括该字符串在通信协议数据中的位置信息。
28.更为优选的，可以先提取通讯协议信息中的起始标志作为特征字符进行一次匹配，若存在唯一对应的匹配结果时，直接执行对应的通信协议程序，如果匹配结果存在多个时，对通信协议信息再次提取，提取频繁字符串或者体现固定取值的字符串，进行二次匹配。而当通讯协议信息中的起始标志匹配失败时，则直接认定协议字符表中无与之匹配的数据，进行对应的报错提示，提高匹配效率的同时确保匹配准确性。
29.可选的，上位机输出的指令信号还包括上位机需求的数据信息，即需要量测开关传输的数据信息，在量测开关匹配成功通讯协议后，可直接传输游泳数据至上位机，减少信息来回传递的过程，提高匹配的效率。
30.优选的，上位机输出的指令信号还包括上位机的id信息，在量测开关匹配成功通讯协议后，将上位机的id信息与对应的通讯协议类型进行保存，在上位机未输出更换通讯协议类型的信号前，根据该通讯协议持续与对应的上位机进行通讯，直至再次接收到来自该上位机发出的通讯协议数据包。从而使得量测开关可以与多个不同通讯协议的上位机进行通讯，并互不干扰，同时在匹配成功后，上位机与量测开关即使中断通讯后也无需再次识别，提高上位机与量测开关的通讯效率，同时当通讯协议进行扩展之后，只需要对应更新量测开关中的通讯协议，即可继续进行通讯，操作简单，无需重新测试，提高效率、便于扩展。
31.如图2所示，本技术还提供自适应串口通讯协议适配系统用于实现上述的方法，包括：上位机收发模块，设于上位机，用于接收上位机发送的指令信号并转换为电平信号；终端设备存储模块，设于终端设备，用于存储通讯协议以及协议字符表；终端设备解析模块，设于终端设备，用于对上位机收发模块输出的电平信号进行解析识别获得特征字符；终端设备收发模块，设于终端设备，用于调取协议字符表以及特征字符进行匹配，并根据对应的通讯协议类型向上位机传输信息。
32.具体的，在本技术具体实施例中终端设备是量测开关，即量测开关上设置存储模块、解析模块以及收发模块，优选的，量测开关存储模块、解析模块以及收发模块均设置于量测开关mcu中。
33.以上之具体实施方式为本技术自适应串口通讯协议适配方法及系统的较佳实施方式，并非以此限定本技术的具体实施范围，本技术的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本技术之形状、结构所作的等效变化均在本技术的保护范围内。

技术特征：
1.自适应串口通讯协议适配方法，用于适配上位机以及终端设备的通讯协议，其特征在于：包括如下步骤：s1：存储通讯协议至终端设备存储模块，根据通讯协议类型输出协议字符表；s2：上位机的指令信号通过电平转换传输至终端设备，终端设备解析识别并截取指令信号中的特征字符，调取协议字符表，匹配特征字符与协议字符，根据匹配成功的协议字符调取对应的通讯协议类型；s3：终端设备根据调取的通讯协议类型向上位机传输数据。2.如权利要求1所述的自适应串口通讯协议适配方法，其特征在于：上位机的指令信号包括通讯协议信息以及需求数据信息。3.如权利要求1所述的自适应串口通讯协议适配方法，其特征在于：所述s2中还包括：设定匹配次数，匹配未成功时，重新进行特征字符的截取以及与协议字符的匹配，直至匹配成功或到达匹配次数。4.如权利要求3所述的自适应串口通讯协议适配方法，其特征在于：所述s2中还包括：到达匹配次数且匹配失败，量测开关输出包含错误报警信息的电平信号至上位机。5.如权利要求2所述的自适应串口通讯协议适配方法，其特征在于：所述s1中还包括：设置频繁阈值，提取通信协议类型中出现频率超过频繁阈值的字符串作为协议字符记录于协议字符表。6.如权利要求5所述的自适应串口通讯协议适配方法，其特征在于：所述s2中还包括：统计通讯协议信息中字符串的出现频率，截取出现频率超过频繁阈值的字符串作为特征字符。7.如权利要求2所述的自适应串口通讯协议适配方法，其特征在于：所述s2中还包括：提取通信协议信息中的起始标志作为特征字符进行一次匹配，若存在唯一对应的匹配结果时，执行对应的通讯协议。8.如权利要求2所述的自适应串口通讯协议适配方法，其特征在于：上位机的指令信号还包括上位机的id信息。9.自适应串口通讯协议适配系统，用于实现如权利要求1至8任意一项所述的自适应串口通讯协议适配方法，其特征在于：包括：上位机收发模块，设于上位机，用于接收上位机发送的指令信号并转换为电平信号；终端设备存储模块，设于终端设备，用于存储通讯协议以及协议字符表；终端设备解析模块，设于终端设备，用于对上位机收发模块输出的电平信号进行解析识别获得特征字符；终端设备收发模块，设于终端设备，用于调取协议字符表以及特征字符进行匹配，并根据对应的通讯协议类型向上位机传输信息。

技术总结
本申请公开了自适应串口通讯协议适配方法及系统，包括如下步骤：存储通讯协议至终端设备存储模块，根据通讯协议类型输出协议字符表；上位机的指令信号通过电平转换传输至终端设备，终端设备解析识别并截取指令信号中的特征字符，调取协议字符表，匹配特征字符与协议字符，根据匹配成功的协议字符调取对应的通讯协议类型；终端设备根据调取的通讯协议类型向上位机传输数据。本申请的有益效果：终端设备可以直接匹配与上位机对应的通讯协议，并进行数据传输，无需协议转换器的加入，保证了即使上位机用不同的通讯协议进行通讯，终端设备仍能输出对应通讯协议格式的数据，确保了通讯的可靠性、适配性。适配性。适配性。


技术研发人员：吴泽 高路 白雨霏
受保护的技术使用者：杭州鸿雁电器有限公司
技术研发日：2023.04.03
技术公布日：2023/8/21