串行通信协议设计问题

Question

这是一个使用C++的嵌入式解决方案，我读取手机屏幕上亮度的变化，从非常亮(白)到暗(黑)。

使用JavaScript和very simple script即时消息以100毫秒的间隔将网页背景从白色更改为黑色，并在亮度传感器上读取结果，正如预期的那样，浏览器的计时不是很精确，有时做100毫秒，有时做得更少，有时做得更多，有时会有巨大的偏差。

    var syncinterval = setInterval(function(){
        bytes = "010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101";

        bit = bytes[i];
        output_bit(bit);

        i += 1;
        if(i > bytes.length) {
            clearInterval(syncinterval);

            i = 0;
            for (i=0; i < input.length; i++) {
                tbits = input[i].charCodeAt(0).toString(2);
                while (tbits.length < 8) tbits = '0' + tbits;
                bytes += tbits;
            }
            console.log(bytes);

        }
    }, sync_speed);

我最初的想法是，在知道浏览器上的计时方式之前，使用异步串行通信，一些人知道“字”来同步数据流，就像RS232用他的起始位做的那样，但在RS232上，时钟非常精确。

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我可以使用第二个传感器来读取屏幕的不同部分作为时钟，在这种情况下，即使监视器或浏览器“决定”走得更快或更慢，我的系统只会在有时钟信号时读取(this is a similar application是滑动传感器而不是按我需要的方式轻拍屏幕)，但这需要更复杂的硬件系统，在搜索软件解决方案之前，我不想让事情变得复杂。

我不需要很高的速度，我试图发送的数据只有8个字节那么多。

Answer 1

对于任何类型的异步通信，您都依赖于发射器以固定的时间间隔发送新的“位”数据，而接收器以相同的(固定)间隔对数据进行采样。如果浏览器的计时不准确，你只需要放慢比特率，直到它足够好。

有几个技巧可以帮助你提高可靠性：

A:发送时，预先计算出每个“bit”所需的“开始发送时间”，并在每个bit‘发送’完毕后，根据当前时间与所需时间来修改延迟。这意味着您将避免累积错误(即，如果位1发送得稍有“延迟”，位2的延迟将减少以进行补偿)，而不是每位延迟N微秒。

b:在接收时，您必须以比预期更快的速度对传入数据进行采样。(UARTS通常使用16倍过采样)这意味着您可以与“起始位”(图中从1到0的初始更改)重新同步，然后可以在预期的时间段“中心”对每个位进行采样。

换句话说，如果你以1000us的间隔发送数据，你就以62us的间隔采样数据，当你检测到一个'start bit时，你等待500us把你放到时间周期的中心，然后以1000us的间隔采集8个单比特样本，形成一个8位字节。

Answer 2

您可以考虑不使用固定速率编码，其中每个位都表示为相同长度的序列，而使用可变速率编码：

Time:  0 1 2 3 4
0:     _/▔\_
1:     _/▔▔▔▔▔\_

这意味着在解码时，你所需要做的就是测量屏幕亮起的时间。短脉冲是0，长脉冲是1。可悲的是，它的效率很低，但不需要精确的时钟，并且应该相对抵抗不准确的计时。通过在字节之间使用一些同步脉冲(例如，010序列)，您可以自动检测脉冲的长度，因此最终根本不需要固定的时钟。