专利名称：一种使用同步传输技术来传输实时大批量数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种使用同步传输技术来传输实时大批量数据的方法。
背景技术：
在医用监护产品中，通常是采集人体微弱的生理电变化，再放大成可处理的电信 号，最后转化成数字量交给微处理器分析处理，通过一定的算法和临床经验得出患者的各 项生理参数值为医护人员提供衡量、诊断患者健康状态的依据。传统的监护产品，配置简单，常常只需要较低的采样率，就可以分析出患者的基本 生理参数。而且传统监护产品，功能主要集中于“监测”上，即客观真实的反映患者的生理 状态，没有后续的分析诊断，因此数据处理基本集中于底层的微处理器。底层微处理器分析 完毕再上报给后端的主板做显示、记录、传输等后处理工作。这样的架构对数据通道的带宽 要求较低，常用的串口就可以承载数据从底层模块向主板的传输。随着科技的发展，监护仪逐渐向智能化、信息化方向发展，一台监护仪不仅要能准 确可靠的反映患者的生理状态，更要能够集成一定容量的临床知识库，可以提供基本的病 症识别报警，减轻医护人员的工作量，同时还要具备强大的信息交互管理能力，信息技术在 监护仪上的应用不是本文叙述的重点，本文主要分析“诊断”功能在监护上深化实现对数据 传输带宽的影响。如前所述，传统监护采样率低，基本不存在带宽问题，现在的监护仪由于倾向于集 成“诊断”功能，需要更多的数据进行分析和计算，现在数据传输量基本达到了以前的3到5 倍，而且随着医学的发展，更多的生理参数逐步纳入到了监护仪监测的范畴，这也造成了传 输数据量的急增。因此应用一种带宽大大高于串口的传输技术到监护领域变得尤为紧迫，监护仪 中数据传输的要求基本如下1、高可靠性，作为医用产品传输可靠性勿容置疑；2、较好的 实时性，生理参数虽然是缓变信号，但在抢救、危重监护应用中，几十秒的延迟可能就是生 与死的区别；3、足够的带宽，监护仪只需要够用的带宽，过高的传输速率带来的是较强的 EMC，对医用环境中的自身和第三方设备都不利。SPI同步传输就是一种适合应用于监护中的传输技术，该传输技术为同步传输，同 步传输相对于串口等异步传输，从技术层面讲无疑具有更高的可靠性。SPI传输速率较高， 范围在几兆位到几十兆位之间，带宽可以达到最快串口的几十倍。在实时性上，SPI传输 为靠近物理层的传输，没有usb、ethernet传输等层层嵌套的协议限制，因此实时性上有保 障。而SPI同步传输一般应用在倾向于单向传输的场合，如SPI接口的显示屏，SPI接口的 传感器等，数据的传输方向基本是单向的，当需要双向传输大批量实时数据时，基本都是用 usb,ethernet等异步传输技术实现。因此目前监护领域中缺少一种满足带宽、可靠性和实 时性的要求且实现双向大批量数据传输的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于同步传输技术 同时满足带宽、可靠性和实时性的要求且实现双向大批量数据传输的方法。本发明采用的技术方案是本发明采用的方法包括以下步骤 A 数据传输双方的主机、从机初始化完成；
B 在TO时刻主机发送状态检测指令给从机，同时在TO时刻所述从机进入等待传输状 态；从机若没有收到该状态检测指令则继续等待，若收到该状态检测指令则将要上传的状 态信息放入待发送区等待主机接收；
C 在Tl时刻主机进入主动接收从机状态信息的状态，同时在Tl时刻所述从机发送该 状态信息至主机；若没接收到则返回步骤B，若接收到状态信息正确则进入下一步数据传 输；
D 双方相互完成一轮数据传输后，返回步骤B主机重新发送状态检测指令进行下一轮 数据传输。
进一步，所述步骤C中的数据传输具体包括如下步骤
A 如主机接收到从机的状态信息正确则间隔等待在T2时刻进入等待接收数据状态， 同时从机在T2时刻发送数据；
B:间隔等待在T3时刻从机进入接收数据的状态，主机同时在T3时刻发送数据至从机。进一步，所述步骤B中主机发送的状态检测指令为固定字节内容，包括主机要发 送数据的长度和校验码；所述步骤C中从机发送的状态信息为固定字节内容，包括从机要 发送数据的长度和校验码。进一步，所述主机或从机发送数据的长度依据上述状态检测指令或状态信息中数 据长度而定。进一步，在所述从机设置有定时器，假设传输中每个步距为1ms，单轮传输周期则 最多为4ms，若在单轮传输周期内传输没有结束则重置回TO时刻。本发明的有益效果在于由于本方法是在同步传输过程中内嵌协议，主从双方根 据协议实时调整传输内容，所有传输都由主机端发起，所以将整个传输过程设计成控制传 输，主从双方按最小时间片核对传输；而从机也可以快速响应主机，由于同步传输从机端对 主机端的未知性，从机不知何时主机将发起传输，因此从机可以先于主机处于接收状态，这 里主机总是在TO，Tl, T2, T3时刻产生动作，那么从机只要在这些时刻达到之前完成传输准 备就可以保证传输成功。按照本方法在产品中实现了上下各IOOk字节/s的实时数据传 输，实践表明该方法适用性强，可靠性高，成本低，该方法不仅适合于SPI同步传输，也适用 于其它同步传输技术，通过该方法，在传输上兼顾了带宽、可靠性和实时性的要求，尤其适 合于医疗应用。
图1为本发明所采用的方法流程图。
具体实施例方式如图1所示的流程图，开始时，主机和从机都不知道对方的状态，从机完成初始化
4后，进入等待主机传输的状态，主机初始化完毕后在TO时刻下发固定长度字节的内容，内 容中包含了主机要发送的数据长度和校验，从机在开始几次，很有可能接收不到主机下发 的命令，因此从机需要快速回到等待传输状态，以接收主机的重发命令。一旦从机接收到了 命令，就将自己要上传的数据长度带校验放入待发送区，等待主机将这条命令收走。主机 在TO时刻发送完命令后，总是在Tl时刻尝试收取从机的回送命令，如果收到命令正确，说 明从机已经收到了主机的命令，同时主机也了解了从机需要传送的数据长度。这里T0，Tl 两个过程就如同电话留言，主机方TO时刻给从机留言，Tl时刻参看从机有没有答复留言， 如果没有答复或答复不正确，则主机需要再次给从机留言，直到收到正确的从机留言。从机 方，总是去查看有没有留言，如果发现了正确的主机留言，则在下个时刻给主机留言。只有 主机和从机都确认了对方的留言，才能进入下面的流程。如上所述，T2和T3时刻对应流程是建立在TO和Tl时刻的成功对接基础上的，同 时T2和T3时刻传输的数据长度也基于以上信息，可以理解为T0，Tl流程为主从双方的电 话确认过程，T2，T3流程为真正的数据交换。T2时刻主机按从机上报的数据长度接收从机 这些数据；T3时刻主机按先前报给从机的数据长度发送这些数据到从机。此外T2和T3流 程都不是必需的，如果从机没有数据要发送，双方自动跳过T2流程；同理，如果主机没有数 据要发送。双方自动跳过T3流程。上述该流程实现的要点是
1、从机必须快速响应主机，由于同步传输从机端对主机端的未知性，从机不知何时主 机将发起传输，因此从机必须先于主机处于接收状态，这里主机总是在TO，Tl, T2, T3时刻 产生动作，那么从机只要在这些时刻达到之前完成传输准备就可以保证传输成功。2、主机和从机在TO时刻的反复对接问题，由于主从机上电顺序先后不一，可能主 机已经发送一半固定长度状态数据，从机才开始接收，因此在TO、Tl两个时刻需要主从双 方反复对接，主机端总是在固定时刻TO送出自己状态，而从机端要在TO收数完成后立刻检 查，如果正确在Tl时刻回送自己的状态，如果不正确，要延时一个微小等待时刻再回到TO 状态；主机端在Tl时刻读取从机状态，如果不正确，要转入TO状态重新开始对接，否则进入 后面的数据传输过程。3、整个流程从机端要有看门狗，假设每个步距为1ms，整个过程结束用时最多 4ms,如果-S内流程没有结束，说明传输出错，从机一直处于等待状态，这时，从机要触发 看门狗，将状态置回到TO。这样可以保证单次传输错误不会造成批量数据丢失。4、步距Ims情况下，在主从都有数据传输情况下，流程周期^is，在单方面有数据 传输时，流程周期:3ms，在双方都没有数据传输时，流程周期ans。因此可以认为双向数据延 迟时间范围为2、毫秒。应用该方法于产品中，实现了上下各IOOk字节/s的实时数据传输，实践表明该方 法适用性强，可靠性高，成本低，通过大批量数据传输验证，该方法的丢包，错包率非常低， 已达到监护领域的应用要求。
权利要求
1.一种使用同步传输技术来传输实时大批量数据的方法，其特征在于，包括以下步骤A 数据传输双方的主机、从机初始化完成；B 在TO时刻主机发送状态检测指令给从机，同时在TO时刻所述从机进入等待传输状 态；从机若没有收到该状态检测指令则继续等待，若收到该状态检测指令则将要上传的状 态信息放入待发送区等待主机接收；C 在Tl时刻主机进入主动接收从机状态信息的状态，同时在Tl时刻所述从机发送该 状态信息至主机；若没接收到则返回步骤B，若接收到状态信息正确则进入下一步数据传 输；D 双方相互完成一轮数据传输后，返回步骤B主机重新发送状态检测指令进行下一轮 数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种使用同步传输技术来传输实时大批量数据的方法，其特 征在于，所述步骤C中的数据传输具体包括如下步骤A 如主机接收到从机的状态信息正确则间隔等待在T2时刻进入等待接收数据状态， 同时从机在T2时刻发送数据；B:间隔等待在T3时刻从机进入接收数据的状态，主机同时在T3时刻发送数据至从机。
3.根据权利要求1或2所述的一种使用同步传输技术来传输实时大批量数据的方法， 其特征在于，所述步骤B中主机发送的状态检测指令为固定字节内容，包括主机要发送数 据的长度和校验码。
4.根据权利要求1或2所述的一种使用同步传输技术来传输实时大批量数据的方法， 其特征在于，所述步骤C中从机发送的状态信息为固定字节内容，包括从机要发送数据的 长度和校验码。
5.根据权利要求2所述的一种使用同步传输技术来传输实时大批量数据的方法，其特 征在于，所述主机或从机发送数据的长度依据上述状态检测指令或状态信息中数据长度而定。
6.根据权利要求1所述的一种使用同步传输技术来传输实时大批量数据的方法，其特 征在于，在所述从机设置有定时器，若在单轮传输周期内传输没有结束则重置回TO时刻。
全文摘要
本发明公开了一种基于同步传输技术同时满足带宽、可靠性和实时性的要求且实现双向大批量数据传输的方法。该方法是在同步传输过程中内嵌协议，主从双方根据协议实时调整传输内容，所有传输都由主机端发起，所以将整个传输过程设计成控制传输，主机和从机双方按最小时间片核对传输。实践表明该方法适用性强，可靠性高，成本低，通过大批量数据传输验证，该方法的丢包，错包率非常低，可广泛应用于监护仪中的数据传输领域。
文档编号H04L7/10GK102075316SQ201010611368
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者张道国 申请人:广东宝莱特医用科技股份有限公司