CN101110743A - 总线系统中加入新节点的时隙分配方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种总线系统中加入新节点的时隙分配方法和装置，该方法包括：步骤S802，新节点对总线系统进行监听并与总线系统的时钟进行同步；步骤S804，新节点监听总线系统中其他节点的同步帧在下一个或几个时间片内是否有空闲时隙；以及步骤S806，在新节点监听到其他节点的同步帧在下一个或多个时间片内存在空闲时隙时，新节点占用空闲时隙进行数据传输。本发明还提供了另一种总线系统中加入新节点的时隙分配方法包括：步骤S1002，新节点与总线系统的时钟进行同步并且按照一定规律向总线系统发送消息；以及步骤S1004，总线系统检测到冲突发生的规律后，根据规律给新节点分配时隙。本发明在有新节点加入的情况下基于TDMA方式有效合理地给新节点分配系统时隙。

Description

总线系统中加入新节点的时隙分配方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用于总线系统中加入新节点的时隙分配方法以及装置。

背景技术

家庭网络的概念在很多年以前就已经被大家熟知，但迄今为止，还没有一套真正的基于家庭网络的产品投入规模使用。可能主要原因是还没有一套比较合适的家庭网络的物理层协议被制定。同时，由于通讯技术、音视频编解码技术的高速发展，家庭网络的概念已不仅仅是以前所关注的控制和安全方面通讯网络，也不是简单的高速视频流或是接入方面的通讯网络，而是一个融合的全方位的网络体系。

从应用的角度，作为一个家庭网络应具有以下的特性：易用性，兼容性，鲁棒性。从通讯技术角度来看，作为一个家庭网络应具有以下的特点：是一个总线系统，有突发的低速率码流，有比较长时间的高速码流。

一般情况下，部署在家庭内部的线路网络如图1所示的情形(如电力线)，其特点是总线上通讯节点数比较多，拓朴结构比较复杂，具有多等级多速率的数据流。

当总线系统上电S302时，首先为该系统确定主节点，所有的节点工作按以下的步骤工作：

在初始化阶段，在整个频率空间内，交错的分出两种频率范围，如图2所示。

第一步；确定主节点，总线系统中确定主节点的过程如图3所示。

S304、完成本机自检。

S306、检测线路信号一段大于t1的随机时间。

S308-S310、如果始终没有频率组1的信号，则立即发送频率组1的信号。同时产生一个随机数，并启动一个计数器。

S312-S316、当计数器计数与随机数相等时，停止发送信号一定的时间(t1)，并检测线路是否有频率组1的信号。

S318、如果在t1时间内没有频率组1的的信号，则继续发送频率组1的信号。

S320-S322、如果在S306中检测到有频率组1的的信号，则不发送信号，如果在S312-S316中检测到频率组1的的信号，则不发送信号，继续进行信号检测。

本发明把进行到S318的通讯节点叫主节点。

第二步，根据主节点的时钟实现整网的时钟基本同步。

主节点发送一定持续时间的频率组1的信号，以保证其他的节点能锁定这个时钟并达到一定的精度。本网中其他的节点根据所接收到的信号质量选定一个频点作为导频信号。

第三步，确定各个节点的时隙。

主节点首先通过FSK(或PSK或QPSK等)等调制方式并使用频率组1发送启动分发时隙的消息，并给出时隙序号的范围。如2-100，其中1号时隙自动分发给这个主节点。当其他的节点接收到这个消息后，便在规定时隙序号范围内随机选定一个时隙序号。

主节点发送分发时隙消息一定的时间(t)后，依次要求选中2、3、4至100号时隙的节点发送应答消息。此应答消息包含的内容如

表1所示：

消息头

时隙号

源物理地址

校验码

其中，消息头表示此消息是对要求发送消息的应答，具有唯一性。时隙号表示在上一步中随机选定的时隙号，当主节点要求发送的时隙号与选定的时隙号相同时，才能发送这个消息。源物理地址表示发送信号的节点的物理地址。校验码可以用来检验在传输过程中产生的错误。

如果某个节点发现主节点要求发送的时隙号与其本身选定的时隙号相同时，便使用FSK(或PSK或QPSK等)等调制方式并使用频率组2发送表1所示的消息。

如果只有一个节点选中这个时隙号，那么在这个时刻只有一个节点在发送信号，其他所有的节点都能正确解调这个消息。并保存相应的时隙号和对应的源物理地址。

如果有两个或两个以上的节点选中同一个时隙号，那么在统一时刻就有多个节点在发送信号，由于信号间的干扰，其他的节点包括主节点不可能正确解调消息。这样主节点通知此时隙号分配不成功。

如果第一个循环下来，还有节点没有正确的分配到时隙的话。就要求没有分配到时隙的节点在剩下的时隙中重新随机选定并重复上面的过程，直至每一个节点都分配到一个唯一的时隙。

第四步：时隙重新分配

通过第二步的分配有可能有些时隙没有被节点使用。这样主节点根据实际的分配情况，实行时隙重新分配。并分发时隙表。

假设网络中有10个通讯节点，可供分配的时隙号是2-100，那么经第二步的分配有可能是下面表2的情况：

物理地址1	物理地址2	物理地址3	物理地址4	物理地址5	物理地址6	物理地址7	物理地址8	物理地址9	物理地址10
										时隙4	时隙20	时隙7	时隙86	时隙10	时隙47	时隙96	时隙34	时隙8	时隙27

其中，节点表示为节点的物理地址。

可以根据具体情况分成10个时隙，重新分配如下表3：

物理地址1	物理地址2	物理地址3	物理地址4	物理地址5	物理地址6	物理地址7	物理地址8	物理地址9	物理地址10
										时隙1	时隙2	时隙3	时隙4	时隙5	时隙6	时隙7	时隙8	时隙9	时隙10

当主节点在分发这个时隙分配表的时候，由于已经知道了所有节点的物理地址(由于物理地址的唯一性)，只需要定义哪一个物理地址对应哪一个时隙就可以了。这个消息可以广播的方式发送出去。其他的节点收到这个消息后，找到本身的物理地址所对应的时隙就可以了。

OFDM的调制系统的传输信号是由OFDM帧和同步帧构成的，每一个帧包含所有的频带信息且具有一个固定的时长(如图4所示时长为τ)。不影响一般性可以假设每9个OFDM帧插入一个同步帧。

定义同步帧格式如图5所示，同步帧结构如下表4所示。

名字	格式	描述
			开始标志	2byte[N1N2N3N4]	表示同步帧消息起始位置可用来帧同步，并且标记时隙隙号。N1N2＝7E16；表示帧的开始N3N4＝8016：表示第一个时隙
目的地址	1byte	表示这条消息的发送对象的地址
			源地址	1byte	表示这帧消息的发送者的地址，如果这个消息要求回复则按此地址回复
控制指令	1byte	表示接收者在收到消息后所做的动作
			延续指令	2byte[S0S1S2S3]	表示此发送节点在发送完这个消息后的下几个时间片内是否还需要发送消息S0S1＝1116需要发送消息S0S1＝1016不需要发送消息S2：表示该发送节点从下一个时间片开始不需要发送消息的时间片的个数。S3＝116：如果在下几个时间片内不需要发送消息，此时隙可分配给新节点使用。S3＝016：如果在下几个时间片内不需要发送消息，此时隙不分配给新节点使用。

用户定义数据	任意	保留给用户自定义的私有内容
			校验码	2byte	校验码

相继出现的同步帧按照一个固定(事先协商的)的顺序分配给不同的发送节点使用。假设共有4个发送节点，发送节点1在同步帧1时隙发送消息，发送节点2在同步帧2时隙发送消息，依次类推，如图6所示。

锁相环基本结构如图7所示，时钟锁相环的工作方式如下：

将导频信号的频率作为初始频率f₀输入

假设输入信号为v_in(t)＝A_isin[w₀t+θ_i(t)]    (1)

当输入频率变化较慢时，压控振荡器将在某一区域上跟踪输入信号频率。

压控振荡器输出信号为v₀(t)＝A₀cos[w₀t+θ₀(t)]    (2)

其中 ${\mathrm{\θ}}_0\left(t\right)=K_v{\∫}_{-\∞}^t{v}_2\left(\mathrm{\τ}\right)\mathrm{d\τ}$ (3)，K_v是压控振荡器增益常数。由此相位检测输出为

$v_1\left(t\right)=K_m{A}_i{A}_0\sin [w_{0}t+{\mathrm{\θ}}_i\left(t\right)]\cos [w_{0}t+{\mathrm{\θ}}_0\left(t\right)]$

$=\frac{K_m{A}_i{A}_0}{2}\sin [{\mathrm{\θ}}_i\left(t\right)-{\mathrm{\θ}}_0\left(t\right)]+\frac{K_m{A}_i{A}_0}{2}\sin [2w_{0}t+{\mathrm{\θ}}_i\left(t\right)+{\mathrm{\θ}}_0\left(t\right)]---\left(4\right)$

其中，K_m是乘法器电路增益。和频率项不能通过低通滤波器，故低通滤波器输出为：

v₂(t)＝K_d[sinθ_e(t)]*f(t)    (5)

式中 ${\mathrm{\θ}}_e\left(t\right)\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}{\mathrm{\θ}}_i\left(t\right)-{\mathrm{\θ}}_0\left(t\right),---\left(6\right)$

$K_d=\frac{K_m{A}_i{A}_0}{2}---\left(7\right)$

其中，θ_e(t)为相位误差，K_d，是等效相位检测常数。对乘法器的相位检测，K_d值取决于输入信号值A_i，和压控振荡器信号值A₀。

对(3)和(6)取导，结合(5)，就可以得到描述锁相环工作的总的式子。该非线性式子为：

$\frac{{\mathrm{d\θ}}_e\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{d\θ}}_i\left(t\right)}{\mathrm{dt}}-K_d{K}_v{\∫}_0^t\left[\sin {\mathrm{\θ}}_e\left(\mathrm{\λ}\right)\right]f(t-\mathrm{\λ})\mathrm{d\λ}$

输入信号使环锁住的频率范围由环滤波器特性决定。

发明内容

针对在总线系统中加入新节点的问题，本发明提供了一种总线系统中新节点的时隙分配方法和装置，当有新节点加入已正常工作的网络中时，新节点占用空闲时隙，有效地节省了时隙，提高了系统性能。

本发明的第一种总线系统中新节点的时隙分配方法包括以下步骤：步骤S802，新节点与总线系统的时钟进行同步；步骤S804，新节点监听总线系统中是否有空闲时隙；以及步骤S806，在新节点监听到空闲时隙后，新节点占用空闲时隙进行数据传输。

在步骤S802中，新节点无规律地向总线系统发送一段时间干扰消息，通知总线系统有新节点加入，总线系统中的其他节点修改其延续指令，使得新节点能够尽快监听到空闲时隙。

上述的新节点监听总线系统中其他节点的同步帧内的延续指令。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不需要传输数据并且空闲时隙可以被新节点占用时，新节点占用节点的空闲时隙。在有多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，多个新节点采用竞争机制占用空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让新节点占用空闲时隙时，节点之后的其他节点在下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号前移，新节点占用剩余的空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让新节点占用空闲时隙时，节点之前的其他节点在下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号后移，新节点占用剩余的空闲时隙。

在多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，新节点采用竞争机制占用空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内需要传输数据时，新节点继续监听总线系统。

本发明的第二种总线系统中加入新节点的时隙分配方法包括以下步骤：步骤S1002，新节点与总线系统的时钟进行同步并且按照一定规律向总线系统发送消息和新节点的信息；以及步骤S1004，总线系统检测到冲突发生的规律后，根据规律向新节点发送用于分配时隙的消息。

上述的总线系统检测到消息发送的规律后，在新节点不发送消息的时隙，将用于分配时隙的消息发送至新节点，直到新节点在所分配的时隙响应总线系统。

本发明的第一种总线系统中加入新节点的时隙分配装置包括：新节点检测模块，用于检测总线系统中是否有新节点加入；以及时隙分配模块，用于将总线系统中的空闲时隙分配给新节点。

上述的时隙分配装置根据新节点发送的干扰消息，确定是否有新节点加入，如果有新节点加入，则时隙分配装置指示总线系统中的其他节点修改其延续指令，使得新节点能够监听到空闲时隙。

新节点监听总线系统中其他节点的同步帧内的延续指令。在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不需要传输数据并且空闲时隙可以被新节点占用时，新节点占用节点的空闲时隙。在有多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，多个新节点采用竞争机制占用空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让新节点占用空闲时隙时，时隙分配装置指示节点之后的其他节点在下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号前移，新节点占用剩余的空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让新节点占用空闲时隙时，时隙分配装置指示节点之前的其他节点在下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号后移，新节点占用剩余的空闲时隙。

在多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，新节点采用竞争机制占用空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内需要传输数据时，新节点继续监听总线系统。

本发明的第二种总线系统中加入新节点的时隙分配装置包括：新节点检测模块，用于检测按照一定规律发送的消息；以及时隙分配模块，用于根据检测到消息发送规律向新节点发送用于分配时隙的消息。

上述的时隙分配装置检测到消息发送的规律后，在新节点不发送消息的时隙，将用于分配时隙的消息发送至新节点，直到新节点在所分配的时隙响应时隙分配装置。

通过本发明，能够给新节点有效和合理地分配总线系统的时隙，节约系统资源，提高了系统性能。

附图说明

附图提供本发明的进一步理解，并结合到本申请中构成本申请的一部分，与说明书一起说明本发明的实施例以解释本发明的原理。在附图中，

图1是根据现有技术的总线系统的示意图；

图2是根据现有技术的频率分配的示意图；

图3是根据现有技术的确定主节点的流程图；

图4是根据现有技术的OFDM调制系统的帧结构的示意图；

图5是根据现有技术的同步帧格式的示意图；

图6是根据现有技术的同步帧的分配示意图；

图7是根据现有技术的锁相环基本结构的示意图；

图8是根据本发明的第一种总线系统中加入新节点的时隙分配方法的流程图；

图9是根据本发明的第一种总线系统中加入新节点的时隙分配装置的框图；

图10是根据本发明的第二种总线系统中加入新节点的时隙分配方法的流程图；

图11是根据本发明的第二种总线系统中加入新节点的时隙分配装置的框图；

图12是根据本发明的发送节点在下x时间片内不用发送消息，且愿意让新节点占用其时隙的时隙分配示意图；

图13是根据本发明的发送节点在下x时间片内不用发送消息，但是不愿意让新节点占用其时隙的时隙分配示意图；以及

图14是根据本发明的第三实施例的时隙分配方法的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明。

图8是根据本发明的第一种总线系统中新节点的时隙分配方法的流程图。如图8所示，本发明的总线系统中新节点的时隙分配方法包括以下步骤：步骤S802，新节点与总线系统的时钟进行同步；步骤S804，新节点监听总线系统中是否有空闲时隙；以及步骤S806，在新节点监听到空闲时隙后，新节点占用空闲时隙进行数据传输。

在步骤S802中，新节点无规律地向总线系统发送一段时间干扰消息，通知总线系统有新节点加入，总线系统中的其他节点修改其延续指令，使得新节点能够尽快监听到空闲时隙。

其中，新节点监听总线系统中其他节点的同步帧内的延续指令。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不需要传输数据并且空闲时隙可以被新节点占用时，新节点占用节点的空闲时隙。在有多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，多个新节点采用竞争机制占用空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让新节点占用空闲时隙时，节点之后的其他节点在下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号前移，新节点占用剩余的空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让新节点占用空闲时隙时，节点之前的其他节点在下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号后移，新节点占用剩余的空闲时隙。

在多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，新节点采用竞争机制占用空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内需要传输数据时，新节点继续监听总线系统。

图9示出根据本发明的第一种总线系统中加入新节点的时隙分配装置。如图9所示，本发明的第一种总线系统中加入新节点的时隙分配装置包括：新节点检测模块902，用于检测总线系统中是否有新节点加入；以及时隙分配模块904，用于将总线系统中的空闲时隙分配给新节点。

上述的时隙分配装置根据新节点发送的干扰消息，确定是否有新节点加入，如果有新节点加入，则时隙分配装置指示总线系统中的其他节点修改其延续指令，使得新节点能够监听到空闲时隙。

新节点监听总线系统中其他节点的同步帧内的延续指令。在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不需要传输数据并且空闲时隙可以被新节点占用时，新节点占用节点的空闲时隙。在有多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，多个新节点采用竞争机制占用空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让新节点占用空闲时隙时，时隙分配装置指示节点之后的其他节点在下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号前移，新节点占用剩余的空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让新节点占用空闲时隙时，时隙分配装置指示节点之前的其他节点在下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号后移，新节点占用剩余的空闲时隙。

在多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，新节点采用竞争机制占用空闲时隙。

在其他节点的同步帧内的延续指令指示节点在下一个或多个时间片内需要传输数据时，新节点继续监听总线系统。

图10示出根据本发明的第二种总线系统中加入新节点的时隙分配方法的流程图。如图10所示，本发明的第二种总线系统中加入新节点的时隙分配方法包括以下步骤：步骤S1002，新节点与总线系统的时钟进行同步并且按照一定规律向总线系统发送消息和新节点的信息；以及步骤S1004，总线系统检测到冲突发生的规律后，根据规律向新节点发送用于分配时隙的消息。

其中，总线系统检测到消息发送的规律后，在新节点不发送消息的时隙，将用于分配时隙的消息发送至新节点，直到新节点在所分配的时隙响应总线系统。

图11示出根据本发明的第二种总线系统中加入新节点的时隙分配装置的框图。如图11所示，本发明的第二种总线系统中加入新节点的时隙分配装置包括：新节点检测模块1102，用于检测按照一定规律发送的消息；以及时隙分配模块1104，用于根据检测到消息发送规律向新节点发送用于分配时隙的消息。

上述的时隙分配装置检测到消息发送的规律后，在新节点不发送消息的时隙，将用于分配时隙的消息发送至新节点，直到新节点在所分配的时隙响应时隙分配装置。

具体实施例一

以下示出根据本发明的第一种时隙分配方法的具体实施例。

第一步：新节点对整个总线系统进行监听，确定时钟同步，并且监听总线系统，占用空闲时隙加入网络。

当总线系统稳定后，整个网络中的节点保持互通。新节点启动后，通过调整自动增益控制设置至接收信号达到一个合理的水平，然后根据接收到的信号来调节时钟锁相环达到和整个网络的时钟同步和帧同步。

新节点和整个网络达到同步之后，不断监听整个网络，根据延续指令监听到有空闲时隙时，新节点占用此空闲时隙。如果有多个新节点要求加入总线系统，并且同时争用一个时隙时，多个新节点采用竞争机制，竞争中获胜的新节点占用此时隙。

第二步：确定加入新节点的同步帧的时隙分配。

在TDMA技术中，考虑到在许多应用中，当节点没有任何数据需要发送时，必须插入填充比特以与分配的数据速率相匹配，所以在时隙分配上有较大的浪费。那么在本发明中，新节点通过侦听其他节点的同步帧结构来获取在下一时间片或者下几时间片内是否有空闲时隙，并且确定此空闲时隙是否愿意被新节点所占用。如果愿意，则新节点确定此时隙的时隙号，在下一个或下几个时间片内占用此时隙，延续指令具体命令如下：

1)当延续指令[S0S1S2S3]＝10x1时，表示此发送节点的下x个时间片内不需要发送消息，且此这空闲时隙愿意被新节点所占用。那么新节点在侦听时，根据开始标志的[N3N4]的值可以来确定此时隙是第几个时隙。在下几个时间片内，新节点将占用此时隙来进行数据传送。如图12所示，当同步帧1的延续指令为10x1时，新节点可占用同步帧1时隙。如果有多个新节点要求加入总线系统，并且同时争用一个时隙时，多个新节点采用竞争机制，竞争中获胜的新节点占用此时隙。

2)当延续指令[S0S1S2S3]＝10x0时，表示此发送节点在下x时间片内不用发送消息，但是不愿意让这个新节点占用此时隙。那么网络中其他节点侦听到此消息后，则在下x个时间片内，此时隙后面的节点依次将自己所占用的时隙序号前移，此时剩下一个空闲时隙，新节点侦听整个网络后，确定此时隙序号，在下x时间片内占用此时隙来进行数据传送。如果剩余多个时隙，新节点采用时隙序号优先法则，在剩余时隙中占用时隙序号靠前的时隙。如果此时有多个新节点要求加入网络，那么在这多个新节点中采用竞争机制，在竞争中获胜的新节点优先占用此时隙。例如，如图13所示，当同步帧1在下x时间片内不需要发送数据时，同步帧2，同步帧3...在下一时间片内依次向前占用时隙1，2，...新节点占用剩余的那个时隙发送消息。

3)当延续指令[S0S1S2S3]＝11xx时，表示此发送节点在下x时间片内需要发送消息，此时如果没有空闲时隙，新节点继续侦听整个网络，直到发现下个时间片内有空闲时隙为止，重复上述1或者2步骤。

具体实施例二

以下示出根据本发明的第一种时隙分配方法的具体实施例。

第一步：新节点对整个总线系统进行监听并确定时钟同步。

第二步：向总线系统发送一段时间的干扰消息，然后停止干扰，开始监听。

新节点和总线系统时钟同步后，连续在几个时隙内向总线系统发送消息，当总线系统的网络节点检测到连续几个干扰冲突后，知道有新节点要加入，网络中的节点修改自己的延续指令，使得新节点能尽快监听到空闲时隙，并且占用此时隙。如果新节点在监听一段时间后，没有发现空闲时隙，则继续向总线系统发送一段时间的干扰消息，再停止干扰，开始监听网络，重复此过程，直到监听到有空闲时隙为止。如果此时有多个新节点同时监听到此空闲时隙，则在竞争中获胜的新节点占用此时隙。

第三步：确定加入新节点的同步帧的空闲时隙分配。

通过监听节点的同步帧结构的延续指令来获取在下一时间片或者下几时间片内是否有空闲时隙，并且确定此空闲时隙是否愿意被新节点所占用。如果愿意，则新节点确定此时隙的时隙号，在下一个或下几个时间片内占用此时隙，延续指令具体命令如下：

1)当延续指令[S0S1S2S3]＝10x1时，表示此发送节点的下x个时间片内不需要发送消息，且此这空闲时隙愿意被新节点所占用。那么新节点在侦听时，根据开始标志的[N3N4]的值可以来确定此时隙是第几个时隙。在下几个时间片内，新节点将占用此时隙来进行数据传送。如图12所示，当同步帧1的延续指令为10x1时，新节点可占用同步帧1时隙。

2)当延续指令[S0S1S2S3]＝10x0时，表示此发送节点在下x时间片内不用发送消息，但是不愿意让这个新节点占用此时隙。那么网络中其他节点侦听到此消息后，则在下x个时间片内，此时隙后面的节点依次将自己所占用的时隙序号前移，也可以是此时隙前面的节点依次将自己所占用的时隙序号后移，此时剩下一个空闲时隙，主节点则可以把这个空闲时隙分配给新节点。如果此时有多个新节点要求加入网络，那么在这多个新节点中采用竞争机制，在竞争中获胜的新节点优先占用此时隙。举例如图13所示，当同步帧1在下x时间片内不需要发送数据时，同步帧2，同步帧3...在下一时间片内依次向前占用时隙1，2，...新节点占用剩余的那个时隙发送消息。

具体实施例三

以下示出根据本发明的第二种时隙分配方法的具体实施例。

第一步：新节点对整个总线系统进行监听，确定时钟同步。

当总线系统稳定后，新节点通过调整自动增益控制设置至接收信号达到一个合理的水平，然后根据接收到的信号来调节时钟锁相环达到和整个网络的时钟同步。

第二步：按照一定规律向总线系统发送消息。

新节点和整个总线系统达到时钟同步后，按照一定的规律向总线系统发送消息并告知其的信息例如本节点的物理地址等，当总线系统的主节点检测到此消息并且根据冲突发生的规律向新节点发送消息，告知新节点所能使用的空闲时隙。对于多个新节点要求加入总线系统时，按照各自的规律向总线系统发送消息，此时主节点可根据不同的冲突规律和新节点发送的本节点的消息对多个新节点分配空闲时隙。

举例说明：新节点和总线系统同步后，新节点连续在五个同步帧时隙内向总线系统发送消息，然后停止发送三个时隙。主节点检测到冲突规律后，根据此冲突规律，在下一个时隙内停止向外发送消息，那么在此时隙内可以接收到新节点发送的消息和新节点的信息，并在下三个时隙内向新节点发送消息，告知新节点所能占用的总线系统中的空闲时隙。按照此规律，直到新节点在所分配的时隙回应主节点为止，如图14所示。

本发明在有新节点加入总线系统时通过基于TDMA的方式有效合理地给新节点分配系统时隙，节约了系统的时隙，提高了系统性能。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种总线系统中加入新节点的时隙分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S802，所述新节点与所述总线系统的时钟进行同步；

步骤S804，所述新节点监听所述总线系统中是否有空闲时隙；以及

步骤S806，在所述新节点监听到所述空闲时隙后，所述新节点占用所述空闲时隙进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的时隙分配方法，其特征在于，在所述步骤S802中，所述新节点向总线系统发送一段时间的干扰消息，通知所述总线系统有新节点加入，所述总线系统中的其他节点修改其延续指令，使得所述新节点能够监听到空闲时隙。

3.根据权利要求1或2所述的时隙分配方法，其特征在于，所述新节点监听所述总线系统中其他节点的同步帧内的延续指令。

4.根据权利要求3所述的时隙分配方法，其特征在于，在所述其他节点的所述同步帧内的所述延续指令指示所述节点在下一个或多个时间片内不需要传输数据并且所述空闲时隙可以被所述新节点占用时，所述新节点占用所述节点的空闲时隙。

5.根据权利要求4所述的时隙分配方法，其特征在于，在有多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，所述多个新节点采用竞争机制占用所述空闲时隙。

6.根据权利要求3所述的时隙分配方法，其特征在于，在所述其他节点的所述同步帧内的所述延续指令指示所述节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让所述新节点占用所述空闲时隙时，所述节点之后的其他节点在所述下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号前移，所述新节点占用剩余的空闲时隙。

7.根据权利要求3所述的时隙分配方法，其特征在于，在所述其他节点的所述同步帧内的所述延续指令指示所述节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让所述新节点占用所述空闲时隙时，所述节点之前的其他节点在所述下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号后移，所述新节点占用剩余的空闲时隙。

8.根据权利要求6或7所述的时隙分配方法，其特征在于，在所述多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，所述新节点采用竞争机制占用所述空闲时隙。

9.根据权利要求3所述的时隙分配方法，其特征在于，在所述其他节点的所述同步帧内的所述延续指令指示所述节点在下一个或多个时间片内需要传输数据时，所述新节点继续监听所述总线系统。

10.一种总线系统中加入新节点的时隙分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1002，所述新节点与所述总线系统的时钟进行同步并且按照一定规律向所述总线系统发送消息；以及

步骤S1004，所述总线系统检测到所述新节点发送消息的规律后，根据所述规律向所述新节点发送用于分配时隙的消息。

11.根据权利要求10所述的时隙分配方法，其特征在于，所述总线系统检测到所述消息发送的规律后，在所述新节点不发送消息的时隙，将用于分配时隙的消息发送至所述新节点，直到所述新节点在所分配的时隙响应所述总线系统。

12.一种用于总线系统中加入新节点的时隙分配装置，其特征在于，所述时隙分配装置包括：

新节点检测模块，用于检测所述总线系统中是否有新节点加入；以及

时隙分配模块，用于将所述总线系统中的空闲时隙分配给所述新节点。

13.根据权利要求12所述的时隙分配装置，其特征在于，所述时隙分配装置根据所述新节点发送的干扰消息，确定是否有新节点加入，如果有新节点加入，则所述时隙分配装置指示所述总线系统中的其他节点修改其延续指令，使得所述新节点能够监听到空闲时隙。

14.根据权利要求12或13所述的时隙分配装置，其特征在于，所述新节点监听所述总线系统中其他节点的同步帧内的延续指令。

15.根据权利要求14所述的时隙分配装置，其特征在于，在所述其他节点的所述同步帧内的所述延续指令指示所述节点在下一个或多个时间片内不需要传输数据并且所述空闲时隙可以被所述新节点占用时，所述新节点占用所述节点的空闲时隙。

16.根据权利要求15所述的时隙分配装置，其特征在于，在有多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，所述多个新节点采用竞争机制占用所述空闲时隙。

17.根据权利要求14所述的时隙分配装置，其特征在于，在所述其他节点的所述同步帧内的所述延续指令指示所述节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让所述新节点占用所述空闲时隙时，所述时隙分配装置指示所述节点之后的其他节点在所述下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号前移，所述新节点占用剩余的空闲时隙。

18.根据权利要求14所述的时隙分配装置，其特征在于，在所述其他节点的所述同步帧内的所述延续指令指示所述节点在下一个或多个时间片内不传输数据并且不让所述新节点占用所述空闲时隙时，所述时隙分配装置指示所述节点之前的其他节

点在所述下一个或多个时间片内依次将其占用的时隙序号后

移，所述新节点占用剩余的空闲时隙。

19.根据权利要求17或18所述的时隙分配装置，其特征在于，在所述多个新节点占用一个空闲时隙的情况下，所述新节点采用竞争机制占用所述空闲时隙。

20.根据权利要求14所述的时隙分配装置，其特征在于，在所述其他节点的所述同步帧内的所述延续指令指示所述节点在下一个或多个时间片内需要传输数据时，所述新节点继续监听所述总线系统。

21.一种总线系统中加入新节点的时隙分配装置，其特征在于包括：

新节点检测模块，用于检测按照一定规律发送的消息；

以及

时隙分配模块，用于根据检测到消息发送规律向所述新节点发送用于分配时隙的消息。

22.根据权利要求21所述的时隙分配装置，其特征在于，所述时隙分配装置检测到所述消息发送的规律后，在所述新节点不发送消息的时隙，将用于分配时隙的消息发送至所述新节点，直到所述新节点在所分配的时隙响应所述时隙分配装置。

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