CN100403720C - 用于自动地址分配的方法和总线系统以及可应用于该总线系统或本方法范围内的通讯站 - Google Patents

用于自动地址分配的方法和总线系统以及可应用于该总线系统或本方法范围内的通讯站 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于距离测量的用于自动地址分配的方法以及相应的总线系统和可应用于该总线系统或本方法范围内的通讯站，其中，主站(M)经总线发送序言(P)，该序言(P)为所有要分配地址的从属站所接收。从属站用发送应答信号串(A)来响应序言(P)。在到主站(M)的方向上的位于发送应答信号串(A)的从属站(S3)之前的从属站(S2)记录从属站(S3)的应答信号串(A)，并接着等待新的序言(P)。未记录到从其它从属站来的任何应答信号串(A)的从属站(Sz)是在总线上从主站(M)算起最后一个未分配地址的从属站(Sz)。该从属站(Sz)准备从主站(M)接收命名电码(T)，用该电码为它分配单义地址。在本方法的下一个执行过程中，刚被命名的从属站(Sz)不再响应序言(P)，这样另一个从属站这样地来评价总线上的状况：它准备接收命名电码。以这样的方式，便可逐步为所有无地址的从属站命名。

Description

用于自动地址分配的方法和总线系统以及可应用于该总线系统或本方法范围内的通讯站
技术领域
本发明涉及一种用于在具有多个通讯站的总线系统中自动地址分配的方法、一种具有多个适用于自动地址分配的通讯站的总线系统、一种可应用于该总线系统或本方法范围内的通讯站。在这里，通讯系统是一种总线系统，其中，并不为通讯站本身配设任何用于地址分配的诸如电子的或机械的开关装置以及用于信号延迟的装置等。
背景技术
例如在西门子公司的S7-300型自动化仪中公知一种用于自动地址分配的方法，其中，连接到总线上的通讯站分别具有用于地址分配的装置。该仪器中连接到总线上的通讯站具有例如电气有源部件，用这些部件对各个通讯站起到的作用是：一个由上级通讯站发送的信号串在各通讯站上表现的形式完全不同于在可能位于总线上的其它通讯站上的形式。在此，例如要保证由上级通讯站发送的信号串首先仅到达第一个通讯站，该通讯站修改接收到的信号串，从中推断出其自身的地址，并且只在完成对信号串的修改和推断地址时才将该修改的信号串继续传输至下一个通讯站。第二个通讯站按相同的方法在总线上运行。
此外，公知了一种用于上级通讯站的自动地址分配方法，该上级站具有用于与其它通讯站进行通讯联系而分别配设的所谓的通路，其中，每个通讯站均与上级通讯站的通路中的某一个相连接，其中，隐含地经与每个通路的连接来确定各通讯站的地址。这种星形连接亦称为点到点连接，并且例如被应用在将外部设备连接到个人计算机方面。
自动地址分配迄今为止对于通讯系统、尤其是总线系统、尤其是串行总线系统来说是不可能的，在这些系统中各通讯站没有用于地址分配的装置。
此外，在总线系统中由于布局原因仅容许一次出现一个地址、或一各故障地址，因为否则的话，就不可能单义地识别通讯站，并且因此也不可能单义地传递数据。
此外，在迄今为止已公知的总线系统中不可能同时将多个通讯站接纳到总线系统中。新增添的通讯站基本上可根据一可预定的故障地址被识别为新通讯站，这样在同时再接纳多个具有相同故障地址的通讯站的场合便存在一种多义性，它使得同时自动地接纳多个通讯站变得不可能。相似的问题也存在于更换损坏的通讯站之时，只要在更换时一个具有已分配地址的通讯站被连接到该通讯系统上。
发明内容
本发明的目的是提供一种在上述类型的具有多个通讯站的总线系统中用于自动地址分配的方法，或一种具有多个适合于自动地址分配的通讯站的总线系统，或可应用于该总线系统或在该方法范围内的通讯站，用它们来避免上述问题。
本发明目的是通过一种在具有多个通讯站的通讯系统中用于自动地址分配的方法来实现的，这些通讯站中至少一个的通讯站(下面称为主站)承担上级功能，其中，该主站发送用于地址分配的序言信号串(下面称为序言)，这些序言为其余的通讯站(下面称为从属站)所接收，其中，每个尚未分配地址的从属站无延迟地发送应答信号串作为对序言的响应，其中，在时间上最后一个接收序言的从属站根据在它发送应答信号串之后在一预定的时间内在该通讯系统中不再发生任何其它行为这一事实来确认：从主站算起在通讯系统中在该从属站之后的空间上再没有任何未分配地址的从属站，并且随后接入操作模式，该操作模式允许从主站接收命名电码，用该命名电码来进行对该从属站的地址分配，其中，其它那些未分配地址的、在其本身的响应之后识别通讯系统中行为的从属站则重新等待主站的序言。
同样，本发明目的是通过具有多个适合于一自动地址分配的通讯站的通讯系统来实现的，这些通讯站中至少有一个通讯站(下面称为主站)承担上级功能，其中，主站适合用于发送地址分配用序言信号串(下面称为序言)，其中，其余未分配地址的通讯站(下面称为从属站)适合于无延迟地发送应答信号串作为对序言的响应，其中，每个从属站还适合于在接收到序言之后监测通讯系统，其中，至少一个由从属站发送的应答信号串对于其它从属站来说可被评价为通讯系统中的行为，其中，在一预定的时间段内在通讯系统中没有行为被相关从属站如下地评价：从主站算起在通讯系统中在该主站之后的空间上再没有未分配地址的从属站，因此该相关的从属站可被接入操作模式，该操作模式允许从主站接收命名电码，用该命名电码能够对从属站进行地址分配。
对通讯站来说，本发明目的一方面是通过上级通讯站(下面称为主站)来实现的，该主站适合于在具有其它通讯站(下面称为从属站)的通讯系统中进行自动地址分配，其中，该主站至少适合于：
-发送信号串(下面称为序言)用于引入地址分配，
-接收应答信号串，它可由从属站发送，作为对序言的反应，和
-发送命名电码到应答信号串的发送器上。本发明目的另一方面是用通讯站(下面称为从属站)来实现的，从属站用在具有自动地址分配的通讯系统中，由上级通讯站(下面称为主站)所支配，其中，从属站
-可工作在结构模式中，
-在此结构模式中，从属站适合用于无延迟地发送信号串作为对由主站发送的序言的响应，并且用于在接收到序言之后监测通讯站，
-其中，至少一个由另一从属站发送的应答信号串可被该从属站评价为通讯系统中的行为，其中，在一预定的时期内在该通讯系统中没有行为被该从属站如下地评价：从主站算起在通讯系统中在它之后的空间上再没有其它未分配地址的从属站，并且随后该从属站被接入操作模式，
-并可工作在接收模式中，该接收模式至少允许从主站接收命名电码，用该电码可对从属站进行地址分配。
当根据由从属站所发送的应答信号串的数目来识别或可识别尚未分配地址的从属站数目时，则可特别容易地实现：用于自动地址分配的方法被精确地实施多次，直至所有的从属站均分配单义的地址为止。
当主站在为一个从属站命名之后，只要确定在通讯系统中仍然具有尚未分配地址的从属站时就重新发送序言，从而保证给每个尚未分配地址的从属站分配一个地址。
当主站在通讯系统工作期间在一预定的时刻或在一可预定的时间段中重新发送序言时，则可确保即便在通讯系统工作期间也可给新增添的通讯站分配地址。
当以对应于主站距离的上升或下降顺序分配从属站的地址时，从属站的每一地址均隐含一相对位置信息，它们例如可在限定误差的范围内被测算。因此，当例如可到达具有地址X的从属站，而不能到达具有地址X+1的从属站时，则可确认在具有地址X的从属站和具有地址X+1的从属站之间的通讯系统、例如总线必定被干扰、被损坏或被中断。
当根据单个从属站的地址可产生对连接到总线上的从属站的布局的映射时，则这些信息可例如用于投影工具，这样在当通讯系统例如在自动化计划的范围内被用于控制和/或监视技术过程时，可产生地理过程投影。
附图说明
其它的优点和发明细节给出于下述对实施例的说明中。
附图中：
图1为具有上级通讯站(主站)和下级从属站的通讯系统的结构简图，
图2为实施本发明的自动地址分配方法的过程示意图，
图3为主站的方块图，
图4为从属站的方块图，
图5为根据本发明方法为从属站分配地址过程的流程图。
具体实施方式
本发明涉及在通讯系统中的自动地址分配。在实施例中，通讯系统示范性地以多头总线(Profibus)为例。但本发明决不仅限于多头总线，而可有利地应用于上述类型的其它总线系统，尤其是在具有总线导线的总线系统中，其中，没有任何与通讯站有关的延迟元件，其中，经总线所传递的信号串差不多同时处于各通讯站上，并且因此从一个发送器发送的信号串不会受到第一通讯站影响，即，后续的通讯站利用改变了的信号串。
迄今为止，在多头总线中是不可能对通讯站的地址作自动分配的，因为在多头总线中，由上级通讯站即主站所发送的信号串差不多同时位于所有的从属站上。如果为地址分配提供这种信号串，则所有的从属站将以相同形式对一个和同一个信号串作出反应；于是便不能得到一种单义的区别。
本发明的自动地址分配在下面将示范性地以多头总线为例进一步解释，该地址分配是基于一种在媒介上的距离测量，其中，传递媒介并且因此信号传播速度并不起作用，这样可应用于EN 50170共形(konform)电缆、光波导体以及插头。
本发明方法可以使具有多个通讯站的通讯系统自动地运作，也可以无冲突、并且无需降落和重新构造通讯系统地为所有设定和准备用于自动地址分配的通讯站配备一个站址并将其接纳进总线中。
另外，用本发明方法也可以将站址分配给地理安装地点。
图1示出通讯系统的结构简图。在该通讯系统上连接一个上级通讯站M，亦即主站M，以及至少一个其它的通讯站S1、S2、......，下面称为从属站S1、S2、......。
由主站M发送的信号串基本上到达所有接在总线上的从属站S1、S2、......。在主站M和一个从属站S1、S2、...或在某种情况下在两从属站相互之间的通讯仅在从属站S1、S2、...分配单义的地址之后才是可能的，根据分配给它们的地址可分别识别的是：如上所述的、基本上到达每个通讯站的信号串对一特定的通讯站M、S1、S2、......是完全确定的。
出于这一原因，本发明的方法也用于自动地址分配，在该方法中，至少一个从属站S1、S2......尚未分配地址，并且该至少一个从属站S1、S2......不能够单义地经一个地址来响应，差不多是“无协议的”。
如进一步所解释的那样，为应用本发明方法而增强了的从属站S1、S2、......为此具有发送和接收装置，它们在无协议操作期间被加以应用，这种无协议操作以下称结构模式K。此外，它们当然也具有普通的发送和接收装置，这些装置被用于普通的接收操作，其中，可发送和接收信号串，这些信号串足以满足为各个传递介质所定义的总线协议。这种普通的接收模式在下面称为操作模式B。
在自动地址分配期间，亦即在那些至今尚未分配有地址的从属站S1、S2、...处于结构模式K时，启动本发明的用于地址自动分配方法的主站占用总线来发送信号串，并且在某种情况下监视接收应答信号串。那些在结构模式K中工作期间与总线协议无关的从属站S1、S2、...根据其适合用于执行本发明方法的内部连接形式来检测所接收到的信号串，并在某种情况下还发送自身的信号串作为对接收到信号串的响应，而在同时无需考虑可能在通讯媒介上的其它数据交换。
主站M，在实施例中为多头总线-主站M，它为了自动地址分配经通讯系统即多头总线发送确定的信号串P，即序言P，并同时监测是否出现可能的作为对该序言P响应的应答信号串A。
为自动地址分配所提供的、尚未分配单义地址的从属站S1、S2、...一直保持其状态，直至在结构模式K中分配到单义地址为止，该结构模式K允许接收、检测和无延迟地响应序言P。
在通讯线路的空间上位于主站M之下的从属站S1在时间上第一个接收并且识别序言P，并且以一最小的延迟量无延迟地响应，发送应答信号串。
在此期间，信号P，即序言P，进一步地运行至下一个从属站S2。在总线线路上离开主站M最远的从属站Sz在时间上最后一个接收序言P。同样，该最后一个从属站Sz直接发送应答信号串A作为对序言P的响应。
所有在空间上位于最后一个从属站Sz之前的从属站S1、S2、...在时间上已经先于该从属站Sz收到了序言P，并且根据一个事实来确认在空间上在它们之后仍有无地址的通讯站Sz被连接到通讯系统上。该事实是：它们本身以其应答信号串A对序言P响应之后，并且在一稍后的时刻仍有应答信号串A，即最远的从属站Sz的应答信号串A经总线运行。
因此，那些位于最后一个从属站Sz之前的通讯站S1、S2、...确认它们本身并非是在通讯线路上最后的从属站，与此相反，最后一个从属站Sz在发送其应答信号串A之后仍然在一定的、预先给定的时间上监视总线，并且根据一个事实来确认它真是总线上最后一个(未被分配有地址的)通讯站。该事实是：在预先给定的时间消逝之后没有其它的行为发生在总线上，亦即例如没有其它的应答信号串A经该总线传递。
因此如前所述，结构模式K分成三个相互独立的阶段，其中，在第一阶段P1识别序言P，在第二阶段P2作为对序言P的响应发送应答信号串A，而在第三阶段P3监测总线，其中，出于安全原因，在第三阶段被检测到的在总线上的每一行为而导致每一从属站S1、S2、...如下地来评价它们的状态：即仍有未分配地址的其它从属站S1、S2、...在空间上存在于它之后，并且随后重又返回到结构模式K的第一阶段P1中，该阶段允许对序言P进行接收和检测。
在相关的从属站Sz能明确地确认它确实是总线上最后的通讯站之后，从属站Sz则从其当前的工作方式、亦即能用于识别序言P，并且随后发送应答信号串A的结构模式K切换到操作模式B，它可从主站M接收一命名电码T，用它来实施对从属站S1、S2、...的地址分配。
其余未分配地址的从属站S1、S2、...继续保留在结构模式K中，这样它们不评价或完全不记录主站M的命名电码T，并等待主站M的一个新的序言P。
在本方法的下一运行阶段，刚被命名的从属站Sz现在则处于普通的操作模式B之中，它不再响应序言P，并且因而即便也由主站M经总线被发送序言P时也将不再响应序言P，尤其是将不再以应答信号串A来响应。因此出于这一原因，根据上述的方法该直接位于刚被命名的从属站Sz之前的从属站S1、S2、...在接收到新的序言P时如下地来评价总线上的状况：它本身是总线上未分配地址的最后一个通讯站，并且相应地被接入普通的操作模式B，该模式允许重新接收命名电码T。
下面根据图2再次说明本发明的方法的过程，该图示例性地示出一个具有四个从属站S1、S2、S3...Sz的总线系统的地点-时间图。
图2的横坐标表示通讯站，即主站M和从属站S1、S2、S3...Sz。纵坐标表示时间值：T0、T1...T11。
主站M在时刻T0发送序言P。序言P在时刻T1到达从属站S1。从属站S1在时刻T2发送应答信号串A1作为对序言P的响应，该信号串A1(见图1)不仅沿其它通讯站S2、S3、...Sz的方向，并且也沿到主站M的方向在总线上传播。此外，序言P在总线上自然也在到其它从属站S2、S3、...Sz的方向上传递。
在时刻T3，从属站S2接收由主站M发送的序言P，在此后来到达的来自从属站S1的应答信号串A1不能被从属站S2识别或评价，因为用各从属站S1、S2、...对总线监测仅仅在结构模式K的第三阶段P3中才实施。从属站S2在时刻T4以发送应答信号串A2来响应接收到的序言P，该信号串A2重又在到前面通讯站M、S1方向以及也在其它从属站S3...Sz的方向上传播，并且在此与第一从属站S1所发送的应答信号串A1最大程度地进行交叠(A...2)。
序言P在时刻T5到达从属站S3。差不多在该时刻，由从属站S1发送的应答信号串A1到达主站M。从属站S3在时刻T6以发送应答信号串A3来响应接收到的序言P，该信号串A3重在到其余从属站Sz的方向以及在到前面通讯站M、S1、S2的方向上传播(A3、A...3)。
在时刻T7，由从属站S2发送的信号串A2到达从属站S1，它在发送自己的应答信号串A1之后从时刻T2到时刻T7在结构模式K的第三阶段P3中已经监测总线上的行为，并且将从属站S2所发送的应答信号串A2识别为总线上的行为，这样由此从属站S1可确认它本身并不是通讯媒介上从主站M算起的最后一个通讯站。接着，从属站S1在结构模式K中重新返回第一阶段P1，该阶段P1允许重新接收、检测和响应由主站M发送的序言P。
由从属站S3发送的信号串A3在时刻T8到达从属站S2，它同样-类似于前述的情况-将信号串A3评价为总线上的行为，并且重新等待序言P。
在时刻T9，由从属站S2所发送的应答信号串A2到达主站M。
在时刻T10，由从属站S3所发送的应答信号串A3到达从属站S1，它却已经重新处于结构模式K的第一阶段P1中，并因而不响应应答信号串A3。
在时刻T8时，序言P业已到达最后一个从属站Sz。该从属站Sz在时刻T9用发送应答信号串Az来加以响应。该应答信号串Az在时刻T11到达位于最后一个从属站Sz之前的从属站S3，它接下来-正如前面的从属站S1和S2一样-回到结构模式K的第一阶段P1中，这样由此从属站S3也确认它本身并不是在通讯媒介上从主站M算起的最后一个通讯站。在时刻T12，由最后一个从属站Sz所发送的应答信号串Az到达主站M。
由于从属站Sz是总线上的最后一个通讯站，因此在它之后没有其它的通讯站再接收序言P。因此由该最后一个从属站Sz在到主站M的方向上经总线运行的应答信号串Az便成了最后一个由当前序言P所触发的应答信号串A。最后一个从属站Sz因此在当前实施本发明方法时本身不接收任何应答信号串A。在发送自身的应答信号串Az之后，该最后一个从属站Sz在结构模式K的第三阶段P3期间在一预定的时间内监测总线，并且确认在总线上没有任何行为，尤其是没有任何应答信号串A。各从属站S1、S2、...的结构模式K的第三阶段P3在图2中分别用垂直箭头标出。在该预定时间消逝之后，最后一个从属站Sz对不再出现来自其它可能的通讯站的应答信号串A这样一个事实按如下方式进行评价：即它本身便是总线上从主站M算起的最后一个通讯站。从属站Sz于是从结构模式K切换到操作模式B。
主站M记录应答信号串A的到达，其中，从属站S1的应答信号串A1根据图2例如在时刻T4到达，从属站S2的应答信号串根据图2例如在时刻T9到达，从属站S3的应答信号串A3根据图2例如在时刻T11到达，等等。当主站M在一同样预定的时间内检测不到应答信号串A的再次到达，则可确定最后到达的应答信号串A是从主站M算起最远的通讯站Sz的应答信号串Az。在这种情况下，在主站M监测应答信号串A到达所需的预定时间段完全由通讯媒介的最大可能的扩展量所决定。
根据在时刻T0序言的发送和最后一个应答信号串Az到达的时刻Tx(根据图2例如是T12)之间的时间差，可计算最后一个通讯站Sz到主站M的距离。根据该距离或根据所有存在在通讯媒介上的未分配地址的从属站S1、S2、...的数目，为每一时刻在最后的通讯站Sz分配单义地址。
上述这一点是借助由主站M发送的命名电码T来实现的，该命名电码T不被那些重新返回到结构模式K的第一阶段P1的未分配地址的其它从属站S1、S2所评价，而是被在结构模式K的第三阶段P3结束之后目前已被接入操作模式B中的每以时刻在最后的通讯站所接收和评价。这一情况在图2中未表示出来。
在这里这样来确定命名电码T，使得可能早已处于通讯媒介上的已分配地址的从属站不响应该命名电码T。
以这样的方式，主站M据上述的本发明方法一次又一次对地总线上所有的从属站S1、S2、...进行命名。在此从属站S1、S2、...的地址例如以一种对应于到主站M的距离而上升或下降顺序被分配，其中，例如在下降顺序的情况下，在本发明的方法的第一次执行过程中将一预定的起始值作为地址分配给最先准备接收命名电码T的那个从属站S1、S2、...，该起始值在其后每一次重新执行该方法时均被增加。如果与此相反，这些地址是以一种对应于到主站M的距离而上升的顺序被分配的话，那么例如要么把一预定的值作为起始地址分配那个第一个准备接收命名电码T的从属站S1、S2、...，该预定值在每一次重新执行该方法时被减少，或者该预定值根据由从属站S1、S2、...在第一次执行本发明方法时所发送的应答信号串A来形成，由这些信号串A来推知那些尚未分配地址的从属站S1、S2、...的数目。
为执行本发明方法，通讯站即主站M和从属站S1、S2、...根据本发明如下配置：
根据图3，主站M有一个发送信道S和一个接收信道E。经该发送信道S来传递要发送的数据TxD，经该接收信道传递接收到的数据RxD。为发送序言P，主站M具有一个序言发生器PG。序言P经该序言发生器PG的输出口到达发送信道侧的多路切换器MUX。序言P的发送由一个激励/起动逻辑I所触发。由该激励/起动逻辑I首先这样来调节两个多路切换器MUX，使得序言发生器PG与发送信道S相连接，接收信道E与一用来监测和识别总线上行为的行为控制器AC相连接。
在发送序言P之后，序言发生器PG激励行为控制器AC；同时一个定时器TM起动。如果现在在发送序言P之后，在接收信道E上接收数据，这些数据由于上述对多路切换器MUX的调整而到达行为控制器AC，随后该控制器AC触发一个信号ACa，并且将该接收到的信号暂存于一个锁存器(Latch)LT中。在发送序言P和检测在总线(在本发明方法的范围内)上的一个行为之间所经历的时间，亦即通常是检测应答信号串A的时间，根据由定时器TM分别提供的时间信号TMt来测定。
然而，由于应答信号串A可以相互交叠或者因为主站M的各采样频率而不可单义地加以区分，因此对距离测量来说，应答信号串A出现在最后降落的波前中的时间关系重大。
在一预定的时间消逝之后，定时器TM不仅切换接收信道侧的多路切换器MUX，也切换发送信道侧的多路切换器MUX，这样不仅发送线路S而且接收线路E均以众所周知的方法与接口模块UART相连接。
由此，时间差Δt中及在所用通孔介质上的信号传播速度可测定主站M和一个引起总线上一个行为的从属站S1、S2、...之间的距离。当信号在铜(Cu)线中的运行时间为4.2ns/m时，那么信号从发送到接收到应答则需要8.4ns/m。
通常在一个多头总线插头中提供一个LRC的组合，用作抗干扰(例如抗反射)滤波器。这种组合为一条约1m长的线路。此外，由于技术所限，从属站S1、S2、...之间的最小距离为0.5m时，信号从主站M到最近的从属站S1、S2、...的运行时间在铜线中为1.5×4.2ns＝6.3ns。
直到应答再次到达主站M为止，时间过了2×6.3ns，即约为12.6ns。因此为达到采集和测量的目的，采样频率约为100MHz就足够了。
因此根据上述的规律性，用命名电码T分配给各从属站S1、S2、...的地址可被表达为距离的函数。因为在两个相邻从属站S1、S2、...之间必须有一最小距离，例如为1.0m，则在发送序言P和检测应答信号串A的最后降落的波前之间的时间差Δt-例如(2×2.5m×4.2ns/m)＝21.0ns≤Δt≤(2×3.5m×4.2ns/m)＝29.4ns-可确认：必须为一个从属站S1、S2...分配一个地址，该从属站离主站M的距离为2.5m到3.5m之间，因此也是在总线上从主站算起第三个可能位置上。
在前面所处理的数字例的场合，为从属站例如可分配地址“3”，其中，该地址然直接与总线上的位置相对应，并且因此该地址也直接作为位置信息而被评价。
然而同样也是可能的是：从属站S1、S2、...如上面详细描述的那样，可以以上升或下降顺序编号，并且各自被分配一个对应于该编号的地址。这样，例如距主站M为5m远的从属站S1具有地址“1”，距主站M为7m远的从属站S2具有地址“2”，而距主站M为12m远的从属站S3具有地址“3”。对这种情况，主站M有利地管理一张查询表LUT，用它可在分配的地址和在地址分配时测定的时间差Δt之间得出一种分配方式，LUT＝[(1；5m)，(2；7m)，(3；12m)]。在这种情况下，在由各地址所确定的位置上可获取查询表LUT中的位置信息。由此对后增添的从属站S1、S2、...也可进行自动地址分配和获取位置信息。一个新增添的离主站M 9m远的从属站S4可被接纳到总线中，而无需对已经分配地址的从属站S1、S2、S3(它们的地址没有与主站的距离相应单调上升)进行编码切换，相反给该新增添的从属站分配下一个空出的地址“4”，其中，根据运行时间差Δt，可单义地测定其到主站M的距离，这样又可从该查询表LUT＝[(1；5m)，(2；7m)，(3；12m)，(4；9m)]获得位置信息。
这种位置信息可被用于投影工具，这样便可产生地理过程映象。
根据图4，从属站S1、S2、...Sx同样也具有一个发送信道S和一个接收信道E。要发送的数据TxD经该发送信道S传递，接收到的数据RxD经该接收信道E传递。不仅在发送侧并且也在接收侧的信道中分别配置一个多路切换器MUX。两个多路切换器MUX由一个电路逻辑SL首先这样来调节，使得一个用于产生例如应答信号串A的模式发生器MG与发送线路S相连接。一个专门用于从属站Sx的行为控制器AC与接收信道E相连接。此外，在这样产生的对接收信道侧的多路切换器MUX的调节中，接收信道E也与一个用于模式识别的装置PR相连接。
当序言P经过接收信道E到达从属站Sx时，用于模式识别的装置PR(下面称为序言检测器PR)识别该序言P，并且激励模式发生器MG，该模式发生器MG将应答信号串A传到发送信道S上。通过发送该应答信号串A，模式发生器MG激励从属站Sx的行为控制器AC；同时一个定时器TM被触发。如果行为控制器AC记录接收信道E上的行为，则产生一个信号ACa，它重新激励序言检测器PR，这样从属站Sx重新能对序言P响应(从结构模式K的第三阶段P3返回至第一阶段P1)。
与此相反，如果在由定时器TM所发信号表征的预定时间内，行为控制器AC在总线上没有记录到任何行为，则用于该从属站Sx的结构模式K便告结束。这样便激励电路逻辑SL，它切换接收信道侧以及发送信道侧的多路切换器MUX，使得接收信道E和发送信道S直接与接口模块UART相连接；这样从属站Sx便能从主站M接收规则的电码，尤其是命名电码T，从属站Sx现在则处于操作模式B中。
只要从属站S1、S2、...未被参数化，亦即未被给予地址，那么它便处于结构模式K中，其中，在结构模式K的第一阶段P1中，序言检测器PR监听接收信道E，而发送信道S则与一个位模式发生器MG相连接。
如果序言检测器PR无误地识别到序言P，则在结构模式K的第二阶段P2期间该位模式发生器MG无延迟地为主站M产生应答信号串A。
如果从属站S1、S2、...随后在结构模式K的第三阶段P3中在一给定的时间内未接收到任何其它信号，则由此可确定该从属站S1、S2、...便是在空间上离主站M最远的从属站，并且因此也是在传递介质上最后一个未分配地址的通讯站。
在结构模式K中，只有当时间上已过去的阶段P1、P2、P3可靠地结束时才可能从一个阶段P1、P2、P3切换至下一个阶段P1、P2、P3。只有当结构模式K的全部三个阶段P1、P2、P3在所给出的顺序上已可靠地结束时才可能从结构模式K切换至操作模式B。最后，在图5中再次示出了一个从属站S1、S2、...在运行本发明的方法的期间所经历的不同模式和阶段的时间过程。
一个要重新分配给通讯系统的尚没有地址(经该地址从属站可单义作出响应)的从属站S1、S2、...首先处于结构模式K中。结构模式K可分为三个时间上相邻的阶段。在第一阶段P1中，从属站S1、S2、...监测通讯媒介是否出现序言P；这在图5中用“P？”表示。只要没有识别到任何序言P，从属站S1、S2、...便停留在结构模式K的第一阶段P1中。如果与此相反，识别到序言P，则在结构模式K的第二阶段P2期间发送应答信号串A作为对序言P的响应；这在图5中用“A”表示。在发送应答信号串A之后，从属站S1、S2、...在结构模式K的第三阶段中在一预定的时间段中监测总线上是否出现由另外的通讯站所发送的应答信号串A；这在图5中表示为“A？”。如果在第三阶段P3识别到应答信号串A，则从属站S1、S2、...重新退回到结构模式K的第一阶段P1。如果与此相反，在预定的时间段中(其中，图5未考虑时间成分)未识别到任何应答信号串A，则从结构模式K切换到操作模式B。操作模式B允许从主站M接收命名电码T；这在图5中表示为“T？”。随着命名电码T的接收，为有关的从属站S1、S2、...分配单义地址，经该地址它在正常运行期间在操作模式B中可进行响应，因此能根据为通讯系统所规定的总线协议来发送和接收电码；这在图5中仅示意地用在接收命名电码T之后的“黑箱”表示。
用在正常运行期间接收到的电码开始(通常直接与地址分配相连)正常的对从属站参数化(波特率搜索、参数化、等等)的周期。
必须这样选择在本发明方法的范围中所应用的信号串，例如序言P或应答信号串A，使得它们不损害正常的通讯运作，并且能可靠地被识别为序言P或应答信号串A。
最后简单总结一下本发明：本发明提供了一种基于距离测量的用于自动地址分配的方法，其中，主站M经总线发送序言P，该序言P为所有要分配地址的从属站S1、S2、...所接收。从属站S1、S2、...用发送应答信号串A来响应序言P。在到主站M的方向上的位于发送应答信号串A的从属站S3之前的从属站S2记录从属站S3的应答信号串A，并接着等待新的序言P。未记录到从其它从属站S1、S2、...来的任何应答信号串A的从属站Sz是在总线上从主站M算起最后一个未分配地址的从属站Sz。该从属站Sz准备从主站M接收命名电码T，用该电码为它分配单义地址。在本方法的下一个执行过程中，刚被命名的从属站Sz不再响应序言P，这样另一个从属站S1、S2、...这样地来评价总线上的状况：它准备接收命名电码。以这样的方式，便可逐步为所有无地址的从属站S1、S2、...命名。

Claims (18)

1.一种用于在具有多个通讯站(M、S1、S2、...)的通讯系统中进行自动地址分配的方法，这些通讯站中至少一个下面称为主站(M)的通讯站承担上级功能，其中，该主站(M)发送确定的在下面称为序言(P)的序言信号串(P)用于地址分配，该序言(P)被其它下面称为从属站(S1、S2、...)的通讯站(S1、S2、...)所接收，其中，只要每个从属站(S1、S2、...)尚未被分配地址，它们就无延迟地发送应答信号串(A)作为对序言(P)的响应，其中，在时间上最后接收序言(P)的从属站(S1、S2、...)根据这样的事实：即在由其发送应答信号串(A)之后在一预定的时间内在该通讯系统中没有任何其它的行为发生，则可确认在该通讯系统中空间上在它之后不再有任何其它尚未被分配地址的从属站(S1、S2、...)，并且因此接入到正常的接收模式，该接收模式允许从主站(M)接收命名电码(T)，用该电码(T)来为从属站(S1、S2、...)进行地址分配，其中，其它无地址分配的从属站(S1、S2、...)根据它们自己的应答(A)来识别在通讯系统中的行为，并重新等待主站(M)的序言(P)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：主站(M)根据由从属站(S1、S2、...)所发送应答(A)的数目来识别那些尚未分配地址的从属站(S1、S2、...)的数目。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：主站(M)在给从属站(S1、S2、...)命名之后当确认在通讯系统中还有未分配地址的从属站(S1、S2、...)时，就重新发送序言(P)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：主站(M)在通讯系统工作期间在可预定的时刻或在一可预定的时间段内重新发送序言(P)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：从属站(S1、S2、...)的地址以一种相应于到主站(M)的距离而上升或下降的顺序进行分配。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：借助各从属站(S1、S2、...)的地址来产生位于通讯系统中的从属站(S1、S2、...)的布局的映射。
7.一种具有多个适用于自动地址分配的通讯站(M、S1、S2、...)的通讯系统，其中，至少一个下面称为主站(M)的通讯站承担上级功能，其中，主站(M)具有用于发送确定的用于地址分配的序言信号串(P)的装置，其中，其余的尚未分配地址的下面称为从属站(S1、S2、...)的通讯站(S1、S2、...)具有用于无延迟地发送应答信号串(A)作为对序言(P)的响应的装置，其中，每个从属站(S1、S2、...)均具有用于在接收序言(P)之后监测通讯系统的装置，其中，至少一个由一个从属站(S1、S2、...)所发送的应答信号串(A)可被其它的从属站(S1、S2、...)评价为通讯系统中的行为，其中，在一预定的时间段中在通讯系统中没有行为可被有关的从属站(S1、S2、...)如下地进行评价：即在通讯系统中空间上在它之后再没有尚未分配地址的其它从属站(S1、S2、...)存在，这样该有关的从属站(S1、S2、...)可接入普通的接收模式，该模式允许从主站(M)接收命名电码(T)，用该电码(T)可对该从属站(S1、S2、...)进行地址分配。
8.根据权利要求7所述的通讯系统，其特征在于：主站(M)可根据由从属站(S1、S2、...)所发送的应答信号串(A)的数目来确认尚未分配任何地址的从属站(S1、S2、...)的数目。
9.根据权利要求7或8所述的通讯系统，其特征在于：在工作期间在预定的时刻或在一预定的时间段内可由主站(M)重新发送序言(P)。
10.根据权利要求7所述的通讯系统，其特征在于：从属站(S1、S2、...)的地址以一种相应于到主站(M)的距离而上升或下降的顺序进行分配。
11.根据权利要求7所述的通讯系统，其特征在于：借助各从属站(S1、S2、...)的地址来产生处于通讯系统中的从属站(S1、S2、...)的布局的映射。
12.一种上级通讯站，下面称为主站(M)，它适合于在具有下面称为从属站(S1、S2、...)的其它通讯站(S1、S2、...)的通讯系统中进行自动地址分配，其中，主站(M)至少具有
-用于发送信号串(P)的装置，该信号串(P)下面称为序言(P)，用于引入地址分配，
-用于接收应答信号串(A)的装置，该应答信号串(A)可由从属站(S1、S2、...)之一发送，作为对序言(P)的响应，
-用于发送命名电码(T)的装置，该命名电码(T)用于地址分配。
13.根据权利要求12所述的上级通讯站，其特征在于，主站(M)根据由从属站(S1、S2、...)所发送的应答信号串(A)的数目来确认尚未分配任何地址的从属站(S1、S2、...)的数目。
14.根据权利要求12或13所述的上级通讯站，其特征在于：在对一个从属站(S1、S2、...)命名之后，当确认在通讯系统中仍有尚未分配地址的从属站(S1、S2、...)时，就重新可发送序言(P)。
15.根据权利要求12所述的上级通讯站，其特征在于：在通讯系统工作期间在预定的时刻或在一预定的时间段内可重新发送序言(P)。
16.根据权利要求12所述的上级通讯站，其特征在于：从属站(S1、S2、...)的地址以一种相应于到主站(M)的距离而上升或下降的顺序进行分配。
17.根据权利要求12所述的上级通讯站，其特征在于：借助从属站(S1、S2、...)的地址可产生处于通讯系统中的从属站(S1、S2、...)的布局的映射。
18.一种通讯站，下面称为从属站(S1、S2、...)，它用在具有自动地址分配的通讯系统中，该地址分配可由下面称为主站(M)的上级通讯站(M)产生；该从属站具有用于无延迟地发送信号串(A)作为对一由主站(M)所发送的序言(P)的应答的装置，还具有用于在接收序言(P)之后监测通讯系统的装置，以及用于从主站(M)接收命名电码(T)的装置，其中，该从属站
-可工作在结构模式中，
-在该模式中，它适用于无延迟地发送信号串(A)作为对由主站(M)发送的序言(P)的响应，并且适用于在接收到序言(P)之后监测通讯系统，
-其中，至少一个由另一从属站(S1、S2、...)发送的应答信号串(A)可被该从属站(S1、S2、...)评价为通讯系统中的行为，其中，在一预定的时间段中在通讯系统中没有行为可被该从属站(S1、S2、...)如下地进行评价：即在该通讯系统中空间上在其之后不再有任何未分配地址的其它从属站(S1、S2、...)存在，并且该从属站(S1、S2、...)因此可接入操作模式之中；
-并可工作在操作模式中，该模式允许至少接收命名电码(T)，用该电码来为从属站(S1、S2、...)进行地址分配。
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