CN101635609A

CN101635609A - 一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统及其控制方法

Info

Publication number: CN101635609A
Application number: CN 200910159241
Authority: CN
Inventors: 张杨
Original assignee: JIALISHI (GROUP) CO Ltd
Current assignee: Carex Lighting Equipment Dongguan Co Ltd
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2029-07-30
Also published as: WO2010127630A1; CN101635609B

Abstract

本发明公开了一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统，包括了发送数据的控制器，一台或一台以上的带有信号输入接口和信号输出接口的接收器，以及，与接收器的处理器相连接的调光装置，所述控制器和所述接收器首尾串联连接成一个环状电路。实施本发明的一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统及其控制方法，可以从两个方向给一个由异步串行通讯协议构成的系统发送数据；通过特别约定的信号可对一个或一个以上的接收器进行起始回路的自动设定；而通过对起始回路的自动设定以及信号输入输出的自动切换，可实现两个方向上的信号数据的接收，提高了异步串行通讯系统的可靠性。

Description

一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及数据通讯的控制系统和控制方法，具体的说，是涉及一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统及其控制方法。

背景技术

异步串行通讯是一种常用的通讯方式，其特点是：一个数据一个数据地传输，每个数据一位一位地传输；并且传输一个数据时，总是以“起始位”开始，以“停止位”结束，数据之间没有固定的时间间隔要求。每一个数据的前面都有一位“起始位”，接着数据后面的可以是一位“校验位”，最后是一位、一位半或二位的“停止位”，“停止位”的后面是不定长的“空闲位”。“停止位”和“空闲位”都规定为高电平，这样就保证“起始位”开始处一定有一个下跳沿，这种通讯方式就是靠“起始位”和“停止位”来实现数据的界定或同步的。为方便说明，在此，我们把一次数据通讯的开始到结束称为一帧，其中的一个数据称为一个回路，数据通讯开始后的第一个数据称为第一个回路，第二个数据称为第二个回路，以此类推。发起数据通讯的设备称为控制器，而接收数据的设备称为接收器，一个接收器可以接收一个或多个回路，接收器接收的第一个回路称为接收起始回路。比如，在LED调光控制系统中，控制器通常把各个接收器所需的所有数据集中在一帧中发送，这就需要在每台接收器上通过各种方法设定其接收起始回路，以此来确定某台接收器要接收哪些数据，接收起始回路的设定方法目前主要有以下三种：

一、手动设定各台接收器的接收起始回路：即，在各台接收器上通过各种方法，比如按键、拨码开关等，逐一手动设定不同的接收起始回路。此设定方法的系统可靠性非常高，因为，在由多台接收器并联连接而构成的系统中，每台接收器都经人工而分配设定了一个唯一的接收起始回路，各台接收器能够从控制器发出的一帧数据中获取与其所对应的数据。但是，如果系统中接收器的数量众多，或者，各台接收器分别设置于不同的空间位置，则这种人工手动设定的方法将会非常的费时与费力，并且如需修改或调整接收器的接收起始回路将非常麻烦；如果各台接收器的设置位置间隔较远，则还需要在每隔一定数量的接收器之后增设数据通讯的信号放大器。

二、统一设定各台接收器的接收起始回路：即，将每台接收器的接收起始回路均统一的设定为1号，且每台接收器均设有信号输入输出接口；使用时，采用串联连接，即，控制器连接第一台接收器的信号输入接口，第二台接收器的信号输入接口连接第一台接收器的信号输出接口，第三台接收器的信号输入接口连接第二台接收器的信号输出接口，以此类推；每台接收器将属于自己的数据接收下来而不再转发，不属于自己的数据则转发至其信号输出接口。如此，每台接收器都能够以1号接收起始回路获得其对应的数据，也即，控制器所发出的一帧数据将能够被分配至其预先设定的各台接收器。此设定方法使用方便，不再需要如上所述的对每台接收器人工分配设定一个唯一的接收起始回路，且由于接收器执行了数据转发工作而不再需要设置信号放大器。但是，此设定方法的系统可靠性较低，当其中一台接收器发生故障时，连接在其后的接收器都将不能接收到数据。

三、公开号为CN101031173A的中国发明专利申请公开了一种远程设定DMX地址的灯光及其控制系统，在其说明书中介绍了一种能够自动设定各台接收器的接收起始回路的方法：即，通过使用特别约定的信号(请参阅该专利申请说明书的图3，申请人将这种特别约定的信号称之为“远程设地址命令信号”)，给串联连接着的各台接收器设定各自的接收起始回路；与此同时，每台接收器均设置有信号的输入和输出接口，某台接收器将属于自己的数据接收下来后，还转发所有的数据至与其连接的下一台接收器(见其说明书第7页最后一自然段)；当某台接收器断电时，数据可以通过流向控制模块直接无损地输出至与其连接的下一台接收器。这种系统的可靠性有所提高，解决了当其中一台接收器发生故障时，连接在其后的接收器还能接收到数据的问题。但是，假如串联连接电路的某处的连接线断开，连接在其后的接收器仍将不能接收到数据。

发明内容

本发明的目的，在于解决现有异步串行通讯技术中系统可靠性较低的问题，而提供了一种高可靠的控制系统及其控制方法。

本发明的一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统是这样实现的：

一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统，包括了发送数据的控制器，一台或一台以上的带有信号输入接口和信号输出接口的接收器，以及，与接收器的处理器相连接的调光装置，其特征在于，所述控制器和所述接收器首尾串联连接成一个环状电路。

优选实施方式是，所述信号输入接口和信号输出接口包含了半双工的RS485收发器，所述RS485收发器可在所述接收器的处理器的控制下，处于接收或发送状态。

优选实施方式是，所述接收器还包括了连接信号输入接口和信号输出接口的继电器电路。

本发明的一种基于异步串行通讯的高可靠控制方法是这样实现的：

一种基于异步串行通讯的高可靠控制方法，其特征在于，包括了如下步骤：

(1)接收器接通电源，处理器执行初始化程序，设置信号输入接口为接收状态，设置信号输出接口为发送状态，并设置信号输入接口标识和信号计数器；

(2)处理器执行主程序，判断信号计数器是否为0，并执行下述步骤：

(21)如果信号计数器为0，进一步判断信号输入接口标识是否与所述设置标识一致；如果与设置标识一致，则进一步设置信号输入接口标识为1，并设置信号输入接口为发送状态，设置信号输出接口为接收状态，重新设置信号计数器并等待输入中断程序的执行；如果与设置标识不一致，则重新设置信号输入接口标识，并设置信号输入接口为接收状态，设置信号输出接口为发送状态，重新设置信号计数器并等待输入中断程序的执行；

(22)如果信号计数器不为0，则将信号计数器减1并等待输入中断程序的执行；

(3)处理器执行输入中断程序，取串行口数据并判断是信号数据还是起始回路的设定数据；如果是信号数据，则所述处理器处理这些信号数据，将这些信号数据转发输出，并将属于本接收器的调光数据传送至与本接收器相连接的调光装置，然后返回所述主程序；如果是起始回路的设定数据，则所述处理器接收并保存起始回路参数，生成下一接收器的起始回路数据并输出，然后返回所述主程序。

优选实施方式是，所述处理器执行输入中断程序，取串行口数据并判断其第九数据位是否为0；如果不为0，则进一步判断信号STARTCODE标志是否为0；如果信号START CODE标志不为0，则再进一步判断起始回路标志是否为1；如果起始回路标志为1，则所述处理器判断数据为起始回路的设定数据，如果起始回路标志不为1，则所述处理器判断数据为信号数据。

优选实施方式是，所述接收器接通电源，处理器执行初始化程序时，还包括了初始化比较中断程序，并启动定时器；所述比较中断程序在定时器的控制下定时执行，将比较器计数值重装并设置循环程序标志为1，然后返回所述主程序。

优选实施方式是，所述处理器执行主程序，先判断所述循环程序标志是否为1；如果所述循环程序标志为1，则设置所述循环程序标志为0，刷新看门狗，并继续执行所述主程序；如果所述循环程序标志不为1，则返回所述主程序开始端，所述处理器重新开始执行主程序。

优选实施方式是，所述接收器接通电源，处理器执行初始化程序，设置信号输入接口标识为0，设置信号计数器为100。

实施本发明的一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统及其控制方法，可以从两个方向给一个由异步串行通讯协议构成的系统发送数据；通过特别约定的信号可对一个或一个以上的接收器进行起始回路的自动设定；而通过对起始回路的自动设定及信号输入输出的自动切换，可实现两个方向上的信号数据的接收，提高了异步串行通讯系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明控制系统的控制器和接收器的连接结构示意图；

图2是本发明的接收器功能框图；

图3是初始化程序流程图；

图4是主程序流程图；

图5是串行口输入中断程序流程图；

图6是比较中断程序流程图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统及其控制方法作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统，包括了发送数据的控制器，一台或一台以上的带有信号输入接口和信号输出接口的接收器，以及，与接收器的处理器相连接的调光装置，所述控制器和所述接收器首尾串联连接成一个环状电路。这里的调光装置，包括了MBI5031芯片，处理器只需向芯片提供调光数据，调光装置即可按照调光数据进行工作。如图2所示，由于每个接收器都有独立的信号输入和信号输出接口，在连接使用时，如图1所示，采用串联连接，即，控制器连接第一台接收器的信号输入接口，第二台接收器的信号输入接口连接第一台接收器的信号输出接口，第三台接收器的信号输入接口连接第二台接收器的信号输出接口，以此类推；最后一台接收器的信号输出连接至控制器，从而构成一个环状电路。这种环状电路，给从两个方向上向一个由异步串行通讯协议构成的系统发送数据提供了物理连接上的可行性。

在本发明的一种优选实施方式中，所述信号输入接口和信号输出接口包含了半双工的RS485收发器，所述RS485收发器可在所述接收器的处理器的控制下，处于接收或发送状态。如图2所示，由于接收器的处理器能够控制其信号输入接口切换为信号输出接口，信号输出接口也可切换为信号输入接口，结合上述的环状电路连接结构，当某台接收器在一定时间内没有接收到信号时，处理器会将当前的信号输入接口切换为信号输出接口，将信号输出接口切换为信号输入接口，从而实现了从两个方向上向一个由异步串行通讯协议构成的系统发送数据的功能，换句话说，通过信号输入输出接口的自动切换，可实现两个方向上信号数据的接收，这样，只有当两个方向上都接收不到信号时，接收器才接收不到数据，提高了异步串行通讯系统数据传送的可靠性。这里的信号输入接口，包括了SN75176芯片，在处理器的控制下，处于接收或发送壮态，缺省为接收壮态；这里的信号输出接口，也包括了SN75176芯片，在处理器的控制下，处于接收或发送壮态，缺省为发送壮态。这里的处理器由ATMEGA8芯片构成，内有FLASH存储器，可保存数据；信号输入接口和信号输出接口的接收输出信号经逻辑电路混合后接至处理器ATMEGA8的UART RX端，而处理器ATMEGA8的UART TX端同时接至信号输入接口及信号输出接口的发送输入端，这样，处理器就能从处于接收壮态的接口接收到信号，从处于发送壮态的接口发送出信号。

在本发明的另一种优选实施方式中，如图2所示，所述接收器还包括了连接信号输入接口和信号输出接口的继电器电路。继电器电路的原理无需赘述，其在本发明中所实现的功能是，当某台接收器发生故障时，继电器电路工作，将这台接收器的信号输入接口和信号输出接口接通，从而，在如图1所示的环状电路中，数据仍然可以在电路中无障碍的传送而不收这台接收器故障的影响，也即，其它接收器仍能够接收到数据而正常工作。显然的，这将进一步的增强异步串行通讯系统数据传送的可靠性。

如图3、图4和图5所示，本发明的一种基于异步串行通讯的高可靠控制方法，包括了如下步骤：(1)接收器接通电源，处理器执行初始化程序，如图3所示，设置信号输入接口为接收状态，设置信号输出接口为发送状态，并设置信号输入接口标识和信号计数器；(2)处理器执行主程序，如图4所示，判断信号计数器是否为0，并执行下述步骤：

(3)处理器执行输入中断程序，即当信号输入接口接收到数据时，输入中断程序开始执行，如图5所示，处理器取串行口数据并判断是信号数据还是起始回路的设定数据；如果是信号数据，则所述处理器处理这些信号数据，将这些信号数据转发输出，并将属于本接收器的调光数据传送至与本接收器相连接的调光装置，然后返回所述主程序；如果是起始回路的设定数据，则所述处理器接收并保存起始回路参数，生成下一接收器的起始回路数据并输出，然后返回所述主程序。也即，由于接收器的处理器能够控制其信号输入接口切换为信号输出接口，信号输出接口也可切换为信号输入接口，结合上述的环状电路连接结构，当某台接收器在一定时间内没有接收到信号时，处理器会将当前的信号输入接口切换为信号输出接口，将信号输出接口切换为信号输入接口，从而实现了从两个方向上向一个由异步串行通讯协议构成的系统发送数据的功能，换句话说，通过信号输入输出接口的自动切换，可实现两个方向上信号数据的接收，这样，只有当两个方向上都接收不到信号时，接收器才接收不到数据，提高了异步串行通讯系统数据传送的可靠性；并且，当某台接收器接收到设定起始回路的特别约定的信号时，不直接转发该信号，而是根据该信号得到自己的起始回路参数，再根据自己占用的回路数和起始回路参数值，产生下一台接收器的起始回路参数，并按特别约定的信号格式发送给下一台接收器，而第一台接收器的起始回路参数由控制器产生；当某台接收器接收到一般的信号数据时，直接将该信号数据转发至输出，从而使输入输出信息保持一致。

在本发明的一种优选实施方式中，如图5所示，所述处理器执行输入中断程序，取串行口数据并判断其第九数据位是否为0；如果不为0，则进一步判断信号START CODE标志是否为0；如果信号START CODE标志不为0，则再进一步判断起始回路标志是否为1；如果起始回路标志为1，则所述处理器判断数据为起始回路的设定数据，如果起始回路标志不为1，则所述处理器判断数据为信号数据。也即，第九数据位的数值、START CODE标志和起始回路标志，被用作特别约定，实现区分判断数据为起始回路的设定数据还是信号数据，并实现对接收器起始回路的自动设定。

在本发明的另一种优选实施方式中，如图3所示，所述接收器接通电源，处理器执行初始化程序时，还包括了初始化比较中断程序，并启动定时器；如图6和图4所示，所述比较中断程序在定时器的控制下定时执行，将比较器计数值重装并设置循环程序标志为1，然后返回所述主程序。所述处理器执行主程序，先判断所述循环程序标志是否为1；如果所述循环程序标志为1，则设置所述循环程序标志为0，刷新看门狗，并继续执行所述主程序；如果所述循环程序标志不为1，则返回所述主程序开始端，所述处理器重新开始执行主程序。定时循环执行主程序，使得接收器始终在尝试从两个方向上接收获得数据，进一步的增强异步串行通讯系统数据传送的可靠性。

在本发明的又一种优选实施方式中，所述接收器接通电源，处理器执行初始化程序，设置信号输入接口标识为0，设置信号计数器为100。信号计数器数值代表着某台接收器尝试从一个方向上接收数据的等待时间，当这台接收器在一定时间内(即信号计数器从100减为0的时间内)没有接收到信号时，处理器将当前的信号输入接口切换为信号输出接口，将信号输出接口切换为信号输入接口，从而尝试从另一个方向上接收数据。

总之，上述实施例所描述的几种实施方式，并不代表本发明所有的实现方式；以上实施例不是对本发明的具体限定，所有与本发明技术方案相类似的构造，都应属于本发明的保护范围。

Claims

1、一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统，包括了发送数据的控制器，一台或一台以上的带有信号输入接口和信号输出接口的接收器，以及，与接收器的处理器相连接的调光装置，其特征在于，所述控制器和所述接收器首尾串联连接成一个环状电路。

2、根据权利要求1所述的一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统，其特征在于，所述信号输入接口和信号输出接口包含了半双工的RS485收发器，所述RS485收发器可在所述接收器的处理器的控制下，处于接收或发送状态。

3、根据权利要求1或2所述的一种基于异步串行通讯的高可靠控制系统，其特征在于，所述接收器还包括了连接信号输入接口和信号输出接口的继电器电路。

4、一种基于异步串行通讯的高可靠控制方法，其特征在于，包括了如下步骤：

5、根据权利要求4所述的一种基于异步串行通讯的高可靠控制方法，其特征在于，所述处理器执行输入中断程序，取串行口数据并判断其第九数据位是否为0；如果不为0，则进一步判断信号START CODE标志是否为0；如果信号START CODE标志不为0，则再进一步判断起始回路标志是否为1；如果起始回路标志为1，则所述处理器判断数据为起始回路的设定数据，如果起始回路标志不为1，则所述处理器判断数据为信号数据。

6、根据权利要求4或5所述的一种基于异步串行通讯的高可靠控制方法，其特征在于，所述接收器接通电源，处理器执行初始化程序时，还包括了初始化比较中断程序，并启动定时器；所述比较中断程序在定时器的控制下定时执行，将比较器计数值重装并设置循环程序标志为1，然后返回所述主程序。

7、根据权利要求6所述的一种基于异步串行通讯的高可靠控制方法，其特征在于，所述处理器执行主程序，先判断所述循环程序标志是否为1；如果所述循环程序标志为1，则设置所述循环程序标志为0，刷新看门狗，并继续执行所述主程序；如果所述循环程序标志不为1，则返回所述主程序开始端，所述处理器重新开始执行主程序。

8、根据权利要求7所述的一种基于异步串行通讯的高可靠控制方法，其特征在于，所述接收器接通电源，处理器执行初始化程序，设置信号输入接口标识为0，设置信号计数器为100。