多种通信方式融合的单片机设计系统

技术领域

本发明涉及单片机设计技术领域，具体地说，涉及多种通信方式融合的单片机设计系统。

背景技术

将单片机应用于工业自动控制领域中，能够有效解决工业设备的远程通信问题，由于单片机运算性能低，内存较少，对于多种算法通信同时工作，实现效率低，目前单片机一般根据移动距离选择一种通信方式和PC端进行通信连接，而有的工业设备移动距离较远，较远的路途中出现的场景也就多变复杂，导致单片机如果移动位置中存在不同的场景，单一的通信方式很难适应不同的场景，造成通信数据不稳定出现波动，如果同时启动多种通信方式进行数据传输，单片机运算性能超负荷会导致单片机芯片损坏，为了减少这种情况，鉴于此，提出多种通信方式融合的单片机设计系统。

发明内容

本发明的目的在于提供多种通信方式融合的单片机设计系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了多种通信方式融合的单片机设计系统，包括通信适配单元、通信开发单元、通信方式筛选单元、其他通信方式启动单元以及通信方式管理单元；

所述通信适配单元用于收集单片机芯片型号，然后根据芯片型号进行通信适配分析，获取芯片型号可适配的多种通信方式；

所述通信开发单元用于将通信适配单元获取的多种通信方式进行互通分析，将可互通的通信方式进行融合，从而形成新的通信方式，然后将新的通信方式结合通信适配单元获取的多种通信方式进行整合开发至单片机内；

所述通信方式筛选单元用于对通信开发单元开发至单片机内的通信方式进行适用场景分析，获取每种通信方式的适用场景，并建立单片机通信模型，将适用场景内的所有通信方式根据稳定性进行筛选，获取不同场景内稳定性最佳的通信方式；

所述其他通信方式启动单元用于对单片机的移动路线进行采集，根据移动路线进行场景分析，获取单片机移动时通信方式的使用顺序，然后对每个场景设定其他通信方式启动的距离阈值；

所述通信方式管理单元用于对单片机的位置进行监测，若单片机和下一个场景的距离小于其他通信方式启动单元设定的距离阈值时，将提前启动下一种通信方式，使两种通信方式同时运行，直至单片机进入下一个场景并且通信数据稳定时，再将上一种通信方式暂停。

作为本技术方案的进一步改进，所述通信适配单元通过利用网络爬虫技术在芯片生产商网站中收集单片机芯片型号，并获取不同芯片信号可适配的通信方式，根据收集的数据建立适配数据库。

作为本技术方案的进一步改进，所述通信适配单元包括型号采集模块和适配匹配模块；

所述型号采集模块用于通过建立网络窗口向用户发送型号采集窗口，根据用户在网络窗口填写的信息获取此次需要设计的单片机芯片型号；

所述适配匹配模块用于根据型号采集模块获取的单片机芯片型号在适配数据库中进行型号匹配，获取该单片机芯片型号可适配的多种通信方式。

作为本技术方案的进一步改进，所述通信适配单元的多种通信方式包括Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRaWAN、NFC。

作为本技术方案的进一步改进，所述通信开发单元包括互通融合模块和整合开发模块；

所述互通融合模块用于将适配匹配模块获取的多种通信方式进行互通分析，获取不同通行方式之间可互通的通信方式，从而形成新的通信方式；

所述整合开发模块用于将适配匹配模块获取的多种通行方式结合互通融合模块形成的通信方式建立通信储存库，然后将通信储存库内储存的数据开发进入单片机芯片内。

作为本技术方案的进一步改进，所述通信方式筛选单元包括通信方式分析模块和稳定筛选模块；

所述通信方式分析模块用于将整合开发模块建立的通行储存库内的通信方式进行适用场景分析，获取每个通行方式可进行稳定传输的适用场景；

所述稳定筛选模块用于将相同适用场景的通信方式进行稳定性筛选，为每个适用场景单独筛选出一个稳定性最佳的通信方式。

作为本技术方案的进一步改进，所述其他通信方式启动单元包括使用顺序模块和距离阈值设定模块；

所述使用顺序模块用于对单片机的移动路线进行采集，获取该单片机需要移动的路线，然后获取该移动路线中不同位置的场景数据，然后将不同位置的场景数据结合稳定筛选模块进行通信方式匹配，为不同位置匹配一个对应的通信方式，然后根据移动路线中位置的顺序将通信方式的使用顺序进行排序；

所述距离阈值设定模块用于将单片机进入下一个场景剩余百分之二十的距离作为其他通信方式启动的距离阈值。

作为本技术方案的进一步改进，所述使用顺序模块通过结合地图实景软件GPS获取单片机移动路线中的场景数据。

作为本技术方案的进一步改进，所述通信方式管理单元包括位置监测模块；

所述位置监测模块用于对单片机的位置进行监测，若单片机和下一个场景的距离小于距离阈值设定模块设定的距离阈值时，将提前启动下一种通信方式，使两种通信方式同时运行，直至单片机进入下一个场景并且通信数据稳定时，再将上一种通信方式暂停，反之，若单片机和下一个场景的距离大于距离阈值设定模块设定的距离阈值，保持继续监测。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该多种通信方式融合的单片机设计系统中，通过多种通信方式的融合，系统可以在不同的场景下选择合适的通信方式，从而提高通信的可靠性，提前开启适应下一个场景的通信方式，避免单一的通信方式受到干扰或信号质量下降，系统可以自动切换到其他可用的通信方式，确保通信的稳定性和可靠性，不同的通信方式具有不同的通信距离和传输特性。通过融合多种通信方式，系统可以扩大通信覆盖范围，在不同距离的场景中实现可靠的通信连接，通过融合多种通信方式，系统可以根据不同的应用场景和环境需求进行灵活配置和调整。

附图说明

图1为本发明的整体结构原理图。

图中各个标号意义为：

10、通信适配单元；20、通信开发单元；30、通信方式筛选单元；40、其他通信方式启动单元；50、通信方式管理单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本实施例目的在于，提供了多种通信方式融合的单片机设计系统，包括通信适配单元10、通信开发单元20、通信方式筛选单元30、其他通信方式启动单元40以及通信方式管理单元50；

通信适配单元10用于收集单片机芯片型号，然后根据芯片型号进行通信适配分析，获取芯片型号可适配的多种通信方式；

通信适配单元10通过利用网络爬虫技术在芯片生产商网站中收集单片机芯片型号，并获取不同芯片信号可适配的通信方式，根据收集的数据建立适配数据库。步骤如下：

确定目标网站和数据源：选择多个芯片生产商的官方网站作为数据源，并确定需要收集的数据，包括芯片型号和相应通信方式；

编写网络爬虫程序：根据选择的网站和数据源，编写网络爬虫程序，使用合适的语言和工具，如Python中的Scrapy框架或BeautifulSoup等，实现对网站的遍历和信息提取；

进行网站爬取：运行爬虫程序，自动遍历选择的网站，并抓取所需的芯片型号和通信方式数据。在爬取过程中，需要考虑网络请求的频率和并发，以避免对目标网站造成过大的负载；

数据清洗和整理：对爬取到的原始数据进行清洗和整理，去除重复数据、修正不准确的信息，并进行格式化和标准化处理；

建立适配数据库：根据清洗整理后的数据，建立适配数据库，以芯片型号为主键，记录该型号能适配的通信方式和相关信息。数据库可以选择使用关系型数据库如MySQL或非关系型数据库如MongoDB等进行存储；

系统应用开发：根据建立的适配数据库，可以开发一个系统应用，提供用户查询和展示芯片型号和通信方式适配信息的功能。用户可以根据芯片型号查询相应的通信方式，系统应用可以提供具体型号和通信方式的匹配结果。

通信适配单元10包括型号采集模块和适配匹配模块；

型号采集模块用于通过建立网络窗口向用户发送型号采集窗口，根据用户在网络窗口填写的信息获取此次需要设计的单片机芯片型号；步骤如下：

设计网络窗口：创建一个网页或应用程序窗口，提供给用户填写信息的界面。网页或应用程序可以使用HTML、CSS、JavaScript等技术进行设计和开发，以满足用户填写信息的需求；

用户填写信息：用户访问网络窗口，并按照要求填写相关信息，如需求规格、应用场景、功能需求等。在这些信息中，可能包含到需要设计的单片机芯片型号的相关要求和特性描述；

提交信息：用户填写完信息后，点击提交按钮将所填信息发送到后台服务器；

后台数据处理：后台服务器接收到用户提交的信息并进行处理。可以使用服务器语言如Python、Java等来处理接收到的数据；

分析需求并提供选项：根据用户填写的信息，后台服务器进行需求分析和处理，提取出需要设计的单片机芯片的相关要求。然后参考已有的单片机芯片数据库、型录或其他资源，查找符合要求的单片机芯片型号；

返回结果给用户：后台服务器将筛选得到的符合要求的单片机芯片型号结果返回给用户，可以通过网络窗口的界面形式将结果展示出来。

适配匹配模块用于根据型号采集模块获取的单片机芯片型号在适配数据库中进行型号匹配，获取该单片机芯片型号可适配的多种通信方式。步骤如下：

建获取型号数据：通过型号采集模块获取到需要查询的单片机芯片型号；

查询数据库：将获取到的单片机芯片型号与适配数据库进行匹配查询。通过查询可以得到该单片机芯片型号所适配的通信方式信息；

返回查询结果：将查询到的适配通信方式信息返回给用户。可以通过网络窗口界面或其他形式将结果展示出来。

通信适配单元10的多种通信方式包括Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRaWAN、NFC。

通信开发单元20用于将通信适配单元10获取的多种通信方式进行互通分析，将可互通的通信方式进行融合，从而形成新的通信方式，然后将新的通信方式结合通信适配单元10获取的多种通信方式进行整合开发至单片机内；

通信开发单元20包括互通融合模块和整合开发模块；

互通融合模块用于将适配匹配模块获取的多种通信方式进行互通分析，获取不同通行方式之间可互通的通信方式，从而形成新的通信方式；步骤如下；

确定通信需求：明确需要实现的通信需求和目标，如数据传输范围、传输速率、功耗、安全性等；

分析通信方式特性：仔细研究和分析各种通信方式的特性、技术标准和协议，例如Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、LoRaWAN、NFC的工作频率、传输距离、功耗、数据传输速率等方面；

寻找互通性：根据已有的通信方式特性，寻找相互兼容、可互通的通信方式。例如，如果Wi-Fi和Bluetooth都具有相似的频段和数据传输速率，可考虑将两者进行集成或互通。

整合开发模块用于将适配匹配模块获取的多种通行方式结合互通融合模块形成的通信方式建立通信储存库，然后将通信储存库内储存的数据开发进入单片机芯片内。步骤如下：

建立通信储存库：根据已经获得的多种通信方式及其互通性分析结果，建立一个通信储存库。通信储存库可以采用数据库、文件系统或其他形式进行存储，以便于后续的数据管理和开发；

整理通信方式数据：将获取的多种通信方式的相关数据整理并存入通信储存库中。数据可以包括通信方式的技术规格、频率范围、数据传输速率、功耗等相关信息；

开发对接单片机芯片：在单片机芯片的开发过程中，使用通信储存库中存储的数据进行对接。通过软件开发或硬件编程，将通信储存库的数据集成到单片机芯片内部，实现对该芯片的通信功能进行扩展或增强；

测试与验证：对单片机芯片进行测试和验证，确保新开发的通信功能正常可靠。测试包括数据传输、通信稳定性、功耗消耗等方面的验证；

部署和应用：将已经完成开发和验证的单片机芯片应用于实际项目中。根据具体的应用场景和需求，将单片机芯片集成到设备中，实现通信功能的实际应用。

通信方式筛选单元30用于对通信开发单元20开发至单片机内的通信方式进行适用场景分析，获取每种通信方式的适用场景，并建立单片机通信模型，将适用场景内的所有通信方式根据稳定性进行筛选，获取不同场景内稳定性最佳的通信方式；

通信方式筛选单元30包括通信方式分析模块和稳定筛选模块；

通信方式分析模块用于将整合开发模块建立的通行储存库内的通信方式进行适用场景分析，获取每个通行方式可进行稳定传输的适用场景；步骤如下：

确定通信方式：从通信储存库中选择一种通信方式进行分析；

分析通信方式特性：仔细研究和分析所选择的通信方式的特性，包括频段范围、传输速率、通信距离、功耗、抗干扰能力等方面；

确定稳定传输的关键参数：根据通信方式的特性，确定影响稳定传输的关键参数，例如距离限制、信号强度要求、信道带宽、环境干扰等；

分析适用场景：结合所确定的关键参数，分析适用场景。考虑设备之间的通信距离、场景中的干扰源、数据传输速率需求等因素，确定通信方式适用的稳定传输场景；

重复步骤：按照步骤确定通信方式、分析通信方式特性、确定稳定传输的关键参数、确定稳定传输的关键参数、分析适用场景的流程，逐个分析通信储存库中的通信方式，获取每个通信方式可进行稳定传输的适用场景。

稳定筛选模块用于将相同适用场景的通信方式进行稳定性筛选，为每个适用场景单独筛选出一个稳定性最佳的通信方式。步骤如下：

确定适用场景：将每个适用场景都单独进行选择，该场景下需要进行稳定传输的通信；

提取相同适用场景通信方式：从通信储存库中提取出适用于该场景的通信方式；

设定评估指标：确定用于评估通信方式稳定性的指标。这些指标可以包括传输距离、数据传输速率、抗干扰能力、可靠性等；

进行稳定性筛选：对提取出的通信方式进行稳定性评估和筛选。可以通过模拟实验、实际测试或参考相关研究和实践经验来进行评估；

评估通信方式稳定性：根据设定的评估指标，对每种通信方式进行稳定性评估，并给出相应的评分或评价；

选择稳定性最佳的通信方式：根据稳定性评估的结果，选取在该适用场景下稳定性最佳的通信方式；

记录和整理结果：将每个适用场景下稳定性最佳的通信方式记录下来，并进行整理和总结，形成筛选结果。

其他通信方式启动单元40用于对单片机的移动路线进行采集，根据移动路线进行场景分析，获取单片机移动时通信方式的使用顺序，然后对每个场景设定其他通信方式启动的距离阈值；

其他通信方式启动单元40包括使用顺序模块和距离阈值设定模块；

使用顺序模块用于对单片机的移动路线进行采集，获取该单片机需要移动的路线，然后获取该移动路线中不同位置的场景数据，然后将不同位置的场景数据结合稳定筛选模块进行通信方式匹配，为不同位置匹配一个对应的通信方式，然后根据移动路线中位置的顺序将通信方式的使用顺序进行排序；步骤如下：

移动路线采集：通过GPS设备，采集单片机在移动过程中的位置信息，以获得移动路线和位置序列；

场景数据获取：根据移动路线中的每个位置，获取该位置的场景数据。这些场景数据可以包括信号强度、干扰情况、功耗要求等与通信方式相关的信息；

通信方式匹配：将每个位置的场景数据与通信储存库中的通信方式进行匹配。根据场景数据的特征和通信方式的特性，选择与该位置最匹配的通信方式；

位置与通信方式匹配：将每个位置与匹配得到的通信方式进行关联，为不同位置匹配一个对应的通信方式；

通信方式使用顺序排序：根据移动路线中位置的顺序，对匹配到的通信方式进行排序，确定通信方式的使用顺序。通常是按照位置从起始点到终点的顺序进行排序。

使用顺序模块通过结合地图实景软件GPS获取单片机移动路线中的场景数据。

距离阈值设定模块用于将单片机进入下一个场景剩余百分之二十的距离作为其他通信方式启动的距离阈值。步骤如下：

确定剩余距离阈值：根据具体需求和场景限制，确定单片机进入下一个场景时，剩余距离的百分之二十作为其他通信方式启动的距离阈值；

获取单片机位置和目标位置：通过传感器或GPS等设备，获取单片机当前的位置和下一个目标位置；

计算剩余距离：根据单片机的当前位置和目标位置，计算出单片机距离目标位置的剩余距离；

计算启动距离阈值：根据剩余距离阈值的设定，计算出对应的启动距离阈值。例如，将剩余距离乘以百分之二十作为启动距离阈值；

判断是否达到启动距离阈值：比较当前距离和计算得到的启动距离阈值，判断是否达到启动通信方式的条件；

启动其他通信方式：如果达到启动距离阈值，即单片机距离目标位置的剩余距离已达到百分之二十要求，可以启动其他通信方式；

监测通信方式切换：持续监测单片机位置和剩余距离，以确保在适当的距离范围内进行通信方式的切换。

通信方式管理单元50用于对单片机的位置进行监测，若单片机和下一个场景的距离小于其他通信方式启动单元40设定的距离阈值时，将提前启动下一种通信方式，使两种通信方式同时运行，直至单片机进入下一个场景并且通信数据稳定时，再将上一种通信方式暂停。

通信方式管理单元50包括位置监测模块；

位置监测模块用于对单片机的位置进行监测，若单片机和下一个场景的距离小于距离阈值设定模块设定的距离阈值时，将提前启动下一种通信方式，使两种通信方式同时运行，直至单片机进入下一个场景并且通信数据稳定时，再将上一种通信方式暂停，反之，若单片机和下一个场景的距离大于距离阈值设定模块设定的距离阈值，保持继续监测。步骤如下：

确定剩余距离阈值：根据具体需求和场景限制，确定单片机进入下一个场景时，剩余距离的百分之二十作为其他通信方式启动的距离阈值；

获取单片机位置和目标位置：通过传感器或GPS等设备，获取单片机当前的位置和下一个目标位置；

计算剩余距离：根据单片机的当前位置和目标位置，计算出单片机距离目标位置的剩余距离；

计算启动距离阈值：根据剩余距离阈值的设定，计算出对应的启动距离阈值。例如，将剩余距离乘以百分之二十作为启动距离阈值；

判断是否达到启动距离阈值：比较当前距离和计算得到的启动距离阈值，判断是否达到启动通信方式的条件；

启动其他通信方式：如果达到启动距离阈值，即单片机距离目标位置的剩余距离已达到百分之二十要求，可以启动其他通信方式；

监测通信方式切换：持续监测单片机位置和剩余距离，以确保在适当的距离范围内进行通信方式的切换。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。