聊聊兩輪車行業(yè)的一線通，AI加持

現(xiàn)在很多廠家都支持一線通的通信協(xié)議，控制器呀，儀表呀，BMS呀，通通的提供了一線通的接口，這幾乎成了兩輪車行業(yè)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)了。

第一次看到一線協(xié)議蠻驚訝的，因?yàn)檫@居然是一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)，比如：

似乎每一家的協(xié)議文檔的第一部分，都聲稱自己采用的是國際標(biāo)準(zhǔn)SIF通信協(xié)議。

這么看來，我們不得不了解一下，這個(gè)大名鼎鼎的國際標(biāo)準(zhǔn)是個(gè)什么標(biāo)準(zhǔn)，哪幾個(gè)組織聯(lián)合發(fā)布的。

我?guī)痛蠹宜堰^了，Google搜索記錄一共3頁，除了像上面那樣介紹自家協(xié)議的引用外，關(guān)于SIF國際標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵字都是醫(yī)學(xué)，或者視頻行業(yè)的詞條。看來Google也是孤陋寡聞了，GPT也是干瞪眼。

我翻到了自行車電動(dòng)車協(xié)會(huì)發(fā)布的團(tuán)標(biāo)，里面引用了一線通，并沒有說明一線通是什么國際標(biāo)準(zhǔn)，只是簡單介紹了其通信架構(gòu)。

從上面的一線通架構(gòu)中，可以看出，這個(gè)一線通主要是一發(fā)多收的半雙工機(jī)制。跟半個(gè)Uart一樣。我之前為了方便，也是采用一根線做Uart通信，只不過我的MCU支持Tx和Rx調(diào)換一下，因此可以做到收發(fā)一體。

一線通的具體協(xié)議

相信很多朋友第一次接觸單線通信都是從DS18B20開始的，這是一種單總線結(jié)構(gòu)，它支持主機(jī)發(fā)送查詢命令，然后接收各個(gè)子設(shè)備的信息。

那么兩輪車的這個(gè)一線通呢？其實(shí)就是砍掉一半，主機(jī)只發(fā)送，不接受，就像串口uart的Tx一樣，自己按照固定的波特率發(fā)送，線上的所有監(jiān)聽者按照協(xié)定的波特率接收。

區(qū)別在于，uart的電平高代表1，電平低代表0，這里指的TTL電平。而一線通該表了這個(gè)策略，它使用了固定周期，不同占空比的PWM波形來表示0和1。

這樣抗干擾的能力就強(qiáng)了很多，看上去也很眼熟是不是？ 這跟我們常常使用的彩色LED，WS2812的通信非常的相似，下圖是WS2812的時(shí)序波形圖。

其實(shí)它們都是采用的單極性歸零碼，歸零碼是一種數(shù)字信號編碼方式，在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，信號電平都會(huì)返回到零電平。

與WS2812所不同的是，一線通采用的同步機(jī)制并不是一長段的低電平，而是一長段的低電平后面跟上一個(gè)高電平，這樣有一個(gè)好處，就是可以讓通信更健壯，兼容性更佳。

有了同步幀和數(shù)據(jù)幀的定義，然后再把每一個(gè)數(shù)據(jù)周期定義下來，我們就可以接收到整個(gè)完整的數(shù)據(jù)包了，這里，一線通的數(shù)據(jù)周期定義為12*8bit，也就是在同步幀后，持續(xù)的接收96個(gè)bit。

一線通解析方法

網(wǎng)絡(luò)上看到很多解析一線通的方法，所示配置一個(gè)定時(shí)器，不斷地讀取GPIO的電平進(jìn)行采樣，然后根據(jù)個(gè)數(shù)來計(jì)算電平的持續(xù)時(shí)間，通用性還是可以的，只不過進(jìn)入中斷的次數(shù)比較多，不過抗干擾會(huì)比較好。

我使用的單片機(jī)都是有外部中斷的，所以我決定采用中斷配合定時(shí)器計(jì)時(shí)的方法來接收一線通數(shù)據(jù)。只需要定義兩個(gè)邊沿都觸發(fā)，然后再觸發(fā)中斷里面根據(jù)觸發(fā)源，或者再次讀取一下IO電平就可以判斷出上一次計(jì)時(shí)器中的計(jì)時(shí)是高電平還是低電平。

邏輯很簡單，但是寫起來還得費(fèi)點(diǎn)功夫，我肯定是想一兩分鐘搞定的，畢竟有AI加持了，誰還自己敲代碼呢。我把波形圖和GPIO中斷的函數(shù)喂給了AI。告訴他，將收到的96個(gè)數(shù)據(jù)存到一個(gè)12字節(jié)的數(shù)組里面。

還記得剛剛說的同步幀嗎？ 同步幀后面有一個(gè)高電平的。我跟AI說，這個(gè)同步幀的高電平其實(shí)就是一個(gè)單位時(shí)間，后面跟來的數(shù)據(jù)幀都是按同步幀中高電平來計(jì)算的，這樣做，我們就可以一套代碼適用不同廠家的一線通了，AI絕對的聰明，同時(shí)他也肯定了我的理解。

瞅瞅，不單看明白了我的意圖，還給我增加了允許誤差，提高程序的健壯性，代碼也不含糊

voidone_wire_int_process(void){int?curr_level =?HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_3);HAL_TIM_Base_Stop(&g_hTIMx);uint16_t?pulse_time = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&g_hTIMx);
// 重新計(jì)時(shí)，準(zhǔn)備捕獲下一個(gè)電平? ? __HAL_TIM_SET_COUNTER(&g_hTIMx,?0);HAL_TIM_Base_Start(&g_hTIMx);
if?(curr_level ==?0)? ? {? ? ? ? last_high_time = pulse_time;? ? }else? ? {? ? ? ? last_low_time = pulse_time;? ? }
// 采集到一對高低電平后，直接解析if?(last_high_time)? ? {if?(state == WAIT_SYNC)? ? ? ? {if?((last_low_time > LOW_SYNC_MIN && last_low_time < LOW_SYNC_MAX) &&? ? ? ? ? ? ? ? (last_high_time > HIGH_SYNC_MIN && last_high_time < HIGH_SYNC_MAX))? ? ? ? ? ? {? ? ? ? ? ? ? ? t_unit = last_high_time;? ? ? ? ? ? ? ? state = RECEIVE_DATA;? ? ? ? ? ? ? ? bit_idx =?0;for?(int?i =?0; i <?12; i++)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? data_buf[i] =?0;? ? ? ? ? ? }? ? ? ? }elseif?(state == RECEIVE_DATA)? ? ? ? {int?t1 = t_unit;int?t2 = t_unit *?2;int?tol1 =?TOLERANCE_INT(t1);int?tol2 =?TOLERANCE_INT(t2);// DATA(0): 低2T高1Tif?(abs(last_low_time - t2) < tol2 &&?abs(last_high_time - t1) < tol1)? ? ? ? ? ? {? ? ? ? ? ? ? ? data_buf[bit_idx /?8] <<=?1;? ? ? ? ? ? ? ? bit_idx++;? ? ? ? ? ? }// DATA(1): 低1T高2Telseif?(abs(last_low_time - t1) < tol1 &&?abs(last_high_time - t2) < tol2)? ? ? ? ? ? {? ? ? ? ? ? ? ? data_buf[bit_idx /?8] <<=?1;? ? ? ? ? ? ? ? data_buf[bit_idx /?8] |=?1;? ? ? ? ? ? ? ? bit_idx++;? ? ? ? ? ? }else? ? ? ? ? ? {? ? ? ? ? ? ? ? state = WAIT_SYNC;? ? ? ? ? ? }if?(bit_idx >= DATA_BITS_TOTAL)? ? ? ? ? ? {? ? ? ? ? ? ? ? state = WAIT_SYNC;// TODO 你可以在這里從數(shù)組獲取數(shù)據(jù)? ? ? ? ? ? }? ? ? ? }// 處理完一對高低電平后，必須立即清零? ? ? ? last_low_time =?0;? ? ? ? last_high_time =?0;? ? }}

上面是中斷里面的處理函數(shù)，很多宏定義和變量初始化的部分，AI會(huì)幫我添加到頭文件，我這里就不拷貝了。

Cursor是真的棒，大家一定要多多體驗(yàn)！