串行数据传输装置、方法及数据处理设备与流程

本发明涉及物联网通信技术领域，具体地说是一种串行数据传输装置、方法及数据处理设备。

背景技术：

在一些物联网数据传输系统中，每个节点模块都有1个核心mcu，即微处理器。在串行数据通讯要求条件下mcu在接口方面，可以接收上一级mcu发过来的数据，然后，进行本地化运算后，继续通过接口传送新的数据给下一级的mcu。可以形成一个串行的、分节点的数据传输系统。

但是，由于采用的mcu芯片，在某些应用环境下，比如盐碱、静电等，存在失效可能。这就导致了一种情形：中间某一个节点的mcu损坏或者主动退出工作状态，则整个数据传输系统，就无法继续传输数据了。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上不足，提供一种串行数据传输装置，在所有节点上的mcu正常工作时，进行正常的顺序数据处理和传递，当其中某个中间节点的mcu出现故障时，上一节点的数据能够跳过该中间节点将数据直接传递给下一节点进行处理，还提供一种基于上述装置的数据传输方法，还提供一种组成上述装置的数据处理设备。

本发明所采用技术方案是：

本发明提供一种串行数据传输装置，包括若干个依次串行连接的mcu处理器，所述mcu之间的数据传输线路包括主线线路和辅线线路，其中：

相邻所述mcu的主线线路直接进行串行连接；

每个mcu的辅线线路上均设置有控制组件，相邻mcu的辅线线路串接后，所述mcu并联至辅线线路上；

当mcu处于正常工作状态，mcu所连接的主线线路和辅线线路上均存在数据传输来时，mcu选择主线线路的数据进行处理，并忽略辅线线路上的数据，且辅线线路上的数据在该mcu处被截止；该mcu将处理后的数据通过主线线路和辅线线路同时发送出去；

当mcu处理异常状态时，主线线路被截止，辅线线路上的数据跨过该mcu传递给下一个mcu，下一个mcu所连接的辅线线路上接收数据，并在处理后通过主线线路和辅线线路同时发送。

作为对本发明装置的进一步优化，本发明所述mcu上设置有用于收发上一个mcu数据的的第一主线引脚、用于收发下一个mcu数据的第二主线引脚、连接于辅线线路上且用于收发上一个mcu数据的第一辅线引脚和连接于辅线线路上且用于收发下一个mcu数据的第二辅线引脚。

作为对本发明装置的进一步优化，本发明所述第一主线引脚、第二主线引脚、第一辅线引脚和第二辅线引脚均包含接收引脚和发送引脚，相对应主线线路和辅线线路均包括接收分线和发送分线。

作为对本发明装置的进一步优化，本发明所述第一辅线引脚的接收引脚并联在辅线线路的发送分线上，第一辅线引脚的发送引脚并联在辅线线路的接收分线上，第二辅线引脚的发送引脚并联在辅线线路的发送分线上，第二辅线引脚的接收引脚并联在辅线线路的接收分线上；

辅线线路上位于每个mcu处均依次串联有第一电阻和顺沿数据传输方向的二极管，辅线线路上沿数据传输方向上位于二极管的后侧并连有第二电阻，且进行接地，所述第一电阻和第二电阻均位于mcu与辅线线路的接点之间；

所述第一辅线引脚中的发送引脚和第二辅线引脚中的发送引脚均在mcu的内部通过mos管进行接地。

作为对本发明装置的进一步优化，本发明所述相邻mcu之间的连接方式为无线连接和/或有线连接，主线线路和辅线线路的收发相独立。

作为对本发明装置的进一步优化，本发明所述第一电阻的阻值为22欧，第二电阻的阻值为1000欧。

本发明还提供一种串行数据传输方法，包括：

将多个数据处理设备通过协议进行串行连接，且每个设备内的mcu连接有主线线路和辅线线路；

当mcu处于正常工作状态，mcu所连接的主线线路和辅线线路上均存在数据传输来时，mcu选择主线线路的数据进行处理，并忽略辅线线路上的数据，且辅线线路上的数据在该mcu处被截止；该mcu将处理后的数据通过主线线路和辅线线路同时发送出去；

当mcu处理异常状态时，主线线路被截止，辅线线路上的数据跨过该mcu传递给下一个mcu，下一个mcu所连接的辅线线路上接收数据，并在处理后通过主线线路和辅线线路同时发送。

作为对本发明方法的进一步的优化，本发明多个数据处理设备的之间的串行连接方式为无线连接和/或有线连接，主线线路和辅线线路的收发相独立。

本发明还提供一种数据处理设备，包括mcu，所述mcu连接有主线线路和辅线线路；

所述mcu上设置有用于收发上一个mcu数据的的第一主线引脚、用于收发下一个mcu数据的第二主线引脚、连接于辅线线路上且用于收发上一个mcu数据的第一辅线引脚和连接于辅线线路上且用于收发下一个mcu数据的第二辅线引脚，所述第一主线引脚、第二主线引脚、第一辅线引脚和第二辅线引脚均包含接收引脚和发送引脚，相对应主线线路和辅线线路均包括接收分线和发送分线；

所述第一辅线引脚的接收引脚并联在辅线线路的发送分线上，第一辅线引脚的发送引脚并联在辅线线路的接收分线上，第二辅线引脚的发送引脚并联在辅线线路的发送分线上，第二辅线引脚的接收引脚并联在辅线线路的接收分线上；

辅线线路上位于每个mcu处均依次串联有第一电阻和顺沿数据传输方向的二极管，辅线线路上沿数据传输方向上位于二极管的后侧并连有第二电阻，且进行接地，所述第一电阻和第二电阻均位于mcu与辅线线路的接点之间；

所述第一辅线引脚中的发送引脚和第二辅线引脚中的发送引脚均在mcu的内部通过mos管进行接地。

作为对本发明单体设备的进一步优化，本发明所述mcu的主线线路和辅线线路与其他数据处理设备的连接方式包括有线连接和/或无线连接。

本发明具有以下优点：

1、本发明提供一种主辅线路传输的电路结构，主线线路传输即为传统串行方式的连接，而每个mcu均并联在辅线线路上，当该处的mcu处于正常工作状态时，该mcu对主线线路和辅线线路均传递来的相同数据信息进行择一处理，且辅线线路的数据信息在该mcu处截止，避免传递至下一mcu，而该mcu处理完数据信息后，在通过主线线路和辅线线路同时进行发送，下一mcu重复上述处理过程；

而当某处mcu出现故障时，该mcu上引脚全部浮空，对辅线线路上不再存在影响，上一mcu的数据信息跨过该mcu传递至下一mcu处，下一mcu只接收到辅线线路上传递来的数据信息，判断中间mcu出现故障，故对辅线线路上的数据信息进行处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1为处理处理设备的结构图；

图2为串行数据传输装置的结构图；

图3为mcu的引脚接地的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。

需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。在本发明实施例中的“多个”，是指两个或两个以上。

本发明实施例中的属于“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本实施例提供一种数据处理设备，如图1所示，包括mcu，所述mcu连接有主线线路和辅线线路，所述主线线路包括发送分线和接收分线，

所述mcu上包括8个引脚，引脚1和引脚2用于连接上一个数据处理设备，引脚1用于连接主线线路的接收分线l3，用于接收上一个数据处理设备发送来的数据，引脚2用于连接主线线路的接收分线l4，用于向上一个数据处理设备返回数据，引脚7和引脚8用于连接下一个数据处理设备，引脚7用于连接主线线路的发送分线l5，用于向下一个数据处理设备发送数据，引脚8用于连接主线线路的接收分线l6，用于接收下一个数据处理设备的返回数据，辅线线路的发送分线l1的两端分别与上一个数据处理设备的辅线线路的发送分线和下一个数据处理设备的辅线线路的发送分线串行连接，辅线线路的接收分线l2的两端分别与上一个数据处理设备的辅线线路的接收分线和下一个数据处理设备的接收分线串行连接；

辅线线路的发送分线l1沿其数据传输方向依次设置有第一电阻r1和二极管d1，二极管d1的方向沿发送分线l1的数据传输方向，且第一电阻r1和二极管d1位于引脚3与发送分线l1的接点和引脚5与发送分线l1的接点之间，发送分线l1上位于二极管d1的负极端并联有第二电阻r11，且进一步接地；

相对应的辅线的接收分线l2沿其数据传输方向设置有第二电阻r2和二级管d2，二极管d2的方向沿接收分线l2的数据传输方向，且第二电阻r2和二极管d2位于引脚4与发送分线l2的接点与引脚6与发送分线l2的接点之间，发送分线l2上位于二极管d2的负极端并联有第二电阻r22，且进一步接地，上述中，所述第一电阻r1和第一电阻r2均设置为22欧，所述第二电阻r11和第二电阻r22均设置为1000欧；

本实施例中所述mcu的引脚4和引脚5均在mcu的内部通过mos管进行接地，如图3所示，通过控制mos管的开关，控制信号输入端的接入或者接地端的输入。

本实施例中所述mcu的主线线路和辅线线路与其他数据处理设备的连接方式包括有线连接和/或无线连接，其主要应用场景为无线物联网的数据传输，因此其主要接收方式为无线连接方式，主线线路和辅线线路上的收发互相独立。

本实施例还提供一种串行数据传输装置，由所述若干个数据处理设备组成，如图2所示，数据处理设备之间的mcu的数据传输线路包括主线线路和辅线线路，其中：

相邻所述mcu的主线线路直接进行串行连接，相邻所述mcu的辅线线路直接进行串行连接，其连接方式为有线或者无线的方式，而本实施例主要用于无线物联网的数据传输中，如本申请人的另一申请“一种nb-iot设备通讯系统及方法”中提供了一种应用场景，临近的nb-iot设备因基站信号覆盖不足而无法与基站建立连接而进行数据传输，相临近的nb-iot设备依次建立连接而进行数据处理和传输，进而将所有nb-iot设备的数据传递至能够与基站建立连接的nb-iot设备中，并通过该设备将所有数据发送给基站。在上述过程中，就利用到了本实施例的串行数据传输装置。

以图2中，中间数据处理设备的mcub进行举例，当mcub处于正常工作状态时，主线线路和辅线线路上均存在来自mcua的数据信息，即引脚2和引脚3上均能够接收到来自上一mcua的数据信息，mcub选择主线线路上的数据信息进行处理，并忽略掉来自引脚3上的数据信息，并通过引脚1发送回应信息，辅线线路的l1线上，而第一电阻r1作为负载，引脚3相当于把r1短路，因此上一mcu传输来的数据信息在第一电阻r1处截止，而且在接收数据的过程中，mcub的用于发送数据的引脚4和引脚5均通过mos管进行接地，使得辅线上发送信息的均为0，即对于上一mcuc而言，辅线不存在信号输送。

mcub在处理完数据后，通过主线线路和和辅线线路同时发送数据，即引脚5和引脚7同时发送数据，当然引脚5在发送数据时，需要先通过mos管连接到信号输入端在进行数据发送，引脚7发送的数据正常送达mcuc，在辅线线路上，由于二极管d1的单向导电特性，在引脚5发出高电平时，对mcua的输出端没有影响，而且由于第一电阻r1作为负载的作用，在引脚5发出低电平时，对a号输出端的高低电平也没有影响，即辅线线路上传输的数据也正常送达mcuc中，mcuc也重复上述mcu的处理过程。

当mcub故障时，mcub两侧的主线线路断开，连接在辅线线路上的引脚3、引脚4、引脚5和引脚6全部浮空，对辅线线路不再有任何影响。mcuc的主线线路上接收不到mcub的数据信息，而其辅线线路上接收到了mcua的数据信息，判断上一级的mcu损坏，然后对mcua的数据信息进行处理。

在上述中，当mcua发出的信号为高电平时，由于mcub上的引脚3和引脚5之间二级管的单向导通特性，高电平信号传递至引脚5与辅线线路的节点处时，仍为高电平，然后进一步输送至mcuc的引脚3处；当mcua发出的信号为低电平时，低电平信号无法穿过二极管，但是由于接地电阻r11的影响，使得mcub的引脚5与辅线线路接点处的电平也为低电平，此电平信号可以传递至mcuc的引脚3处。mcuc的引脚4进行数据返回时的原理相同。

基于上述装置，本实施例还提供一种串行数据传输方法，包括：

将多个数据处理设备通过协议进行串行连接，且每个设备内的mcu连接有主线线路和辅线线路；

当mcu处于正常工作状态，mcu所连接的主线线路和辅线线路上均存在数据传输来时，mcu选择主线线路的数据进行处理，并忽略辅线线路上的数据，且辅线线路上的数据在该mcu处被截止；该mcu将处理后的数据通过主线线路和辅线线路同时发送出去；

当mcu处理异常状态时，主线线路被截止，辅线线路上的数据跨过该mcu传递给下一个mcu，下一个mcu所连接的辅线线路上接收数据，并在处理后通过主线线路和辅线线路同时发送。

上述中，多个数据处理设备的之间的串行连接方式为无线连接和/或有线连接，主线线路和辅线线路的收发相独立。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。