CN102027715A - 用于在菊链总线结构上重复照明信息的方法和设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种在LED照明系统的菊链总线结构中传送包括数据字节的数据分组的数据通信方法。所述方法包括：组群中除该组群的最后节点之外的节点在不从输入的数据分组中除去第一数据字节的情况下重传数据分组；以及该组群中的最后节点在重传之前从数据分组中除去第一字节。本发明还包括通信节点、照明组件和实施根据本发明的方法的总线结构。

Description

用于在菊链总线结构上重复照明信息的方法和设备

技术领域

本发明涉及总线结构、通信节点、具有这样的通信节点的照明器具以及数据通信方法。

现有技术

为了向诸如LED类型的照明系统之类的照明系统中的元件传输数据，已经应用菊链式总线结构来互连该照明系统的元件(也称为节点)。

使用真正菊链的实施方式(其中每个节点经由其输入总线端口从上游节点接收其数据并且将数据放入本地存储器中以用于随后经由其输出总线端口从存储器重传该数据(的一部分))在于，其中主站(master)发送类似DMX的分组到该链中的第一节点并且其中该链中的每个节点接收输入的分组，出于其自己的目的而使用第一数据字节，并然后从分组中除去第一数据字节，随后经由其输出总线端口发送该分组。在下文中将该节点行为称为行为A。

以这种方式，实现了以每个节点自己的设定点或参数来提交每个节点。该解决方案的问题是在其中节点(的子集)行为应该一致的应用中，类似DMX的分组中的所有字节将承载相同的值，但是将会占用主站信道领域中的某一范围的信道，其中仅一个信道将已经足够，从而迫使在较大型的应用中使用更复杂且更昂贵的主站。因此，需要庞大的相同数据串。

当互连多个节点以便形成照明组件时，该问题尤其会表现出来。从用户或程序设计者的角度看，这样的照明组件可以被认为是单个元件，这使得对单独寻址这样的组件的所有节点的要求不必要地复杂。

发明内容

本发明的目的是对于其中一个或多个节点的组群应该具有相同行为的应用的实施，使得每个这样的群组仅使用1个字节，而不是与问题情况中那样使用与节点一样多的字节。因为所需的单个字节，将会使用来自主站的较少资源，使得在许多应用情况中能够使用较简单且较便宜的主站。

为了实现这些好处，属于该组群的节点，除该组群中的最后节点之外，将被赋予不同的行为，例如称为行为B(与先前的行为A形成对比)，其中节点在重传输入的分组之前不从该输入的分组中除去第一字节。因此该组群中的所有节点将接收相同的第一字节并因此将显示相同的行为(只要基于该第一字节)。该组群中的最后节点将被赋予行为A并因此将在重传分组之前从该分组中除去第一字节。该链中紧接该组群的该最后节点的节点或节点组群将使用来自主站的分组的第二字节作为它们的第一字节并因此将显示不同的行为(如果该第二字节不同于主站的分组中的第一字节的话)。

在本发明的一个实施例中，行为B可以是除最后一个节点之外的所有节点的固定行为。最后的节点可以具有固定的行为A。

在另一实施例中，可以根据应用命令节点在行为A和B之间切换。这例如能够如下实现。类似DMX的分组使用在分组开始处的起始码字节来指示所有数据字节都是操作性数据字节，其通常对节点的行为产生已知效果。通过将该起始码字节变成不同值(无论是私有的或共享的公共值)，能够指令(instruct)该节点以不同方式解释该分组中的数据字节，例如作为参数或配置数据。

对起始码字节使用特定值，到达节点的第一数据字节能够由该节点检查以包括值‘b’使得节点从任何现有行为(A或B)切换到行为B或包括值‘a’使得该节点从任何现有行为(A或B)切换到行为A。

在本发明的一个实施例中，节点可以具有保存节点类型的信息存储元件。能够区分的类型例如是用于标准节点的t0，用于作为其组群中的第一节点的节点的t1，以及用于组群中的其他节点的t2。每个节点可以向其下游邻居询问其类型并且由此推导其行为。当具有类型t0或t1的下游邻居时，除去分组的第一字节并且向该邻居传输分组的其余部分。当具有类型t2的下游邻居时，不除去分组的第一字节并且向该邻居传输整个分组。该主站需要知道总体配置以便将信道置于正确位置，这可以通过从该链的尾部向主站传送信息来执行。

在本发明的一个实施例中，节点可以具有保存节点类型的信息存储元件。能够区分的类型例如是用于标准节点的t0，用于作为其组群中的第一节点的节点的t1，以及用于组群中的其他节点的t2。主站然后可以向第一节点询问其类型。接下来主站可以将第一节点置于透明模式，其中除跳转(escape)命令之外的所有主站命令都被透明地向下游转发并且来自下游的应答被透明地转发到主站。然后该主站能够向第二节点询问其类型并且将该节点置于透明模式等等，直到主站已经达到最后的节点。节点是最后节点的检测可以通过问该节点它是否附着更多的下游节点(节点可以在加电之后对此进行自动检测)而完成。可替换地，主站可以发送消息到最后节点下游的节点，但是永不会接收到应答。使用超时，主站将确定最后节点确实是最后的。在已经检测到询问过程的限制的情况下，主站然后将通过发送(跳转)命令来使所有的节点返回到它们的操作性状态。主站现在知道了所有的节点类型并且可以经由用户接口呈现该信息以用于后续配置。人类或机器用户可以识别出组群并且决定要发送的字节量以及在这些字节中发送什么数据。

在又另一实施例中，为供应给组群的第一节点的数据提供计数器数据。该节点将计数器数据的值减小给定量，例如1，并且接收被提供有计数器的照明数据。针对菊链网络中后面的节点重复该过程，直到达到该计数器的最终值(例如0)。然后，检测到最终值的该节点将采取该已知方式，其中每个节点除去第一字节并且使用该数据字节作为用于该节点的照明信息(先前称为行为A)。由此，网络中的节点就它们处理输入数据的方式而言可以具有相同的行为，这提供了附加的灵活性，原因在于提供给节点的数据流中的计数器数据的存在决定了该节点的行为。

总线结构可以由任何适当的总线结构来形成。在一个实施例中，针对该类型的应用使用标准总线结构，即DMX总线结构，由此可以获得在本文中描述的附加功能，而无需改变其他节点所感知的通信标准。总线结构可以由任何适当的网络架构来形成。数据分组可以具有任何适当的长度(例如依赖于所连接的节点组群或节点的数目)，任何适当的形式：分散数据分组、数据分组的重复模式、数据流等等。

在另一个实施例中，该组群的节点通过添加数据或替换数据来修改数据分组，经修改的数据分组被传输到该组群的后面的节点。

由此，在该组群内，能够经由总线结构向该组群中的后面的节点传输任何期望的数据，而不通知总线结构中的其他节点且无需对这样的其他节点进行任何改变或适配。

作为这样的修改的例子，配置数据字节被添加到数据分组以向该组群中的后面的节点通知：配置数据字节后面的至少一个数据字节将以与标准方式不同的另一方式来解释。可以以这种方式在该组群中传输任何数据，例如附加照明数据、昏暗信息、不同的颜色设置方案(例如UV彩色坐标而不是RGB彩色信息)。而且，可能的是数据字节将被解释为对于每个节点而言具有不同的总长度，例如以每个节点的两个字节一起形成每个节点的16位数据字的方式来解释，由此指令该组群的后面的节点将两个连续的数据字节解释为16位数据字。在本例中组群的最后节点可以在重传之前除去这两个字节。

作为数据分组的修改的另一个例子，在重传之前，组群的节点将数据字节的值改变成另一值。由此，可以考虑诸如节点的本地情况之类的其他因素(例如超温信号，诸如本地昏暗设置信号之类的用户设置，诸如来自环境照明传感器的环境照明数据之类的传感器数据)以适配经由数据总线传输的数据。因此，组群内的所有节点能够以相同方式对刺激、安全机构、用户设置等等做出反应且同时避免该组群的节点之间的附加的通信供应。

本发明还包括用于DMX通信网络的通信节点，所述节点包括用于接收包括数据字节的数据分组的输入端和用于将数据分组重传到后面的节点的输出端，其中在不除去输入的数据分组的第一数据字节的情况下重传数据分组。

仍然进一步地，本发明包括照明器具或组件，所述照明器具或组件包括LED照明源、用于驱动LED照明源的驱动器(例如脉冲宽度调制驱动器、脉冲频率调制驱动器、复用器或其他激活或去激活LED照明源的一个或多个LED的控制器)、以及根据本发明的用于控制驱动器的节点。

本发明还包括总线结构，所述总线结构包括多个节点，每个节点包括用于接收包括数据字节的数据分组的输入端和用于将数据分组重传到后面的节点的输出端，其中单独节点被安排用于在重传之前从数据分组中除去第一数据字节，而多个节点形成组群，该组群中除最后节点之外的节点表现出与所述单独节点不同的行为，这是因为它们被安排用于在不从数据分组中除去第一数据字节的情况下重传输入的数据分组。

利用根据本发明的通信节点、照明组件和总线结构，可以如根据本发明的方法一样获得相同或相似的优点。而且，根据本发明的通信节点、照明组件和总线结构可以被安排用于执行如参考根据本发明的方法所描述的本发明的任何实施例。所述节点可以包括数据处理单元(如微控制器、微处理器等等)，其被提供有适当的软件指令以便执行所提到的功能。可替换地，或此外，所述节点可以被提供有专用硬件(诸如电子集成电路，如ASIC等等)以执行所陈述的功能。

本领域技术人员将会理解，可以在不偏离本发明广泛的发明概念的情况下对上述实施例进行改变。因此应该理解，本发明不局限于所公开的特定实施例，而是其意在涵盖如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的修改。

尽管上文已经参考数据字节进行说明，但是可以应用任何适当的数据大小，例如字、三元组字节、等等。此外，尽管以上例子涉及菊链，但是可以应用任何适当的网络架构。所述节点可以由任何适当的节点形成。包含在数据字节中的照明信息可以包括任何适当的照明信息，例如强度、颜色、脉冲发生或重复参数，或任何其他适当的信息。

附图说明

以下将参考附图以及下文说明本发明的非限制性实施例的描述来解释本发明的进一步细节、优点和特征，在附图中：

图1描绘了真实菊链总线的总线拓扑；

图2描绘了类似DMX的分组结构；

图3描绘了每个节点除去第一数据字节从而有效地得到自动寻址系统的原理；

图4描绘了根据本发明一个方面的在除最后一个节点之外的所有属于组群的节点中不除去第一字节，从而使得这些节点显示行为B的原理；

图5描绘了根据本发明一个方面的使用计数器数据的原理；

图6描绘了图4的变体，用于解释本发明的另一实施例；以及

图7描绘了图5的变体，用于解释本发明的又另一实施例。

具体实施方式

图1描绘了LED照明系统的菊链节点的总线结构。每个节点被安排成在输入连接处接收数据，并且在输出连接处传输数据。节点的输入连接(输入端)被连接到先前节点的输出连接，而节点的输出连接(输出端)被连接到后面节点的输入连接，由此实现所谓的菊链总线结构。所述连接可以通过有线连接、光(例如玻璃纤维)连接或通过无线连接来提供。每个节点可以被安排成控制一个或多个LED或一个或多个LED电源，每个LED电源驱动一个或多个LED。总线结构可以被提供有主站，所述主站经由总线向每个节点发送数据、命令等等。总线结构可以由所谓的DMX总线来形成。所述数据由包括数据字节的数据分组来提供。每个节点将数据分组接收在它的存储器中，除去分组的第一数据字节，使用第一数据字节作为其用于设置、控制等等的数据，并且经由输出连接重传该数据分组的其余部分。因此，在菊链连接中，每个节点除去相同大小的部分，并且当相同数据将被传输到两个或更多节点的组群时，对于该组群的每个节点将需要相同数据的重复。

图2描绘了包括多个数据字节的数据分组。每个数据字节在起始位后面并且在其结束处提供了停止位。数据分组的起始由起始码来标示(signal)。参考图3来说明由此获得的起始设置。如图3中所描绘的，主站经由总线传输包括起始码SC和5个数据字节(表示为B1-B5)的数据链。接收到该数据链的第一节点将第一字节用于其自己的设置，并且在除去第一数据字节B1之后，重传该链。重复该过程直到该链中的最后节点接收到包括起始码SC和分组的最后剩余的数据字节(即B5)的数据分组为止。主站由此寻址了每个节点并且通过将数据字节置于该链中的对应位置而向其发送了对应数据字节。

图4描绘了根据本发明一个方面的总线结构，其中节点11、12和13已经被集合成组群10，而节点4和5仍然是可单独寻址的节点。另外，该组群中除最后节点13之外的节点显示出以下行为：它们在不除去第一数据字节的情况下重传数据分组。因此，能够从主站将节点组群作为单个节点来寻址：相同的数据字节被该组群的节点接收到，而不需要主站将该数据字节分别传输到该组群中的每个节点。

图5描绘了根据本发明一个方面的总线结构，其中节点511、512和513被集合成组群510，而节点54和55是可单独寻址的。类似于图4中描绘的配置，总线结构的主站50由此发送包括起始码和3个数据字节(一个用于该组群，另外的分别用于节点54和55)的数据分组。在本例中主站传输具有特殊起始码(这里称为sc1)的数据分组，所述sc1向第一节点指示它是组群中的第一节点以及组群大小。第一节点511重传数据分组，由此使用起始码sc2作为起始字节，其指示第一字节后面的字节是计数器值。计数器值向该组群的后面的节点提供关于该组群中剩余节点数量的信息。该组群中的每个后面的节点512、513将计数器的值降1并且重传数据分组，直到在节点513处检测到计数器指示该节点是该组群的最后节点为止。节点513现在将起始码从码sc2改回正常起始码sc，除去计数器字节并且除去第一数据字节，随后数据分组被重传到后面的节点。通过计数器数据，节点行为如下确定：接收到具有起始码(所述起始码向该节点通知不同的行为被请求)的数据分组的节点，将第一数据字节解释为计数器，降低计数器值，使用第二数据字节并且在不除去数据字节的情况下进行重传，由此显示出先前表示为行为B的行为。在本例中，通过起始码sc2的值向第一节点通知以下事实：它是该组群中的第一节点。可替换地，可以以许多其他方式向组群的第一节点通知该事实，其例子已经在上文中描述(例如每个节点具有固定行为，所述节点由主站预编程以显示特定行为，等等)。在图5中，节点55同样表现为组群中的节点，这在图5中从节点55在不除去数据字节的情况下重传数据分组的事实可以看到。

图6和7分别描绘了类似于图4和5的配置。另外，提供了分别连接到第一节点11和511的传感器Sns以用于向第一节点提供感测数据。传感器Sns可以例如包括温度传感器以感测连接到该节点的一个或多个LED或该节点的电源或LED驱动器的安全操作温度。作为另一个例子，传感器可以包括诸如环境光传感器、光色传感器等等之类的光传感器。代替传感器，在此所描述的原理可以应用于任何其他输入设备，例如调光器或其他用户操作的控制单元等等。来自传感器或其他输入装置的数据被节点11和511分别接收。节点11或511现在可以响应于所接收的数据而对其所接收的数据分组进行添加或修改。举例来说，可以由节点511(如图7中所示)添加附加的数据字节b0并且将其传输到该组群的下一个节点。该组群的最后节点513然后可以在重传之前除去附加的数据字节b0和第一字节b1这二者。作为另一例子，诸如数据分组的数据字节b1之类的数据可以由节点11来修改。由此从传感器接收的信息、命令和信号等可以被应用以改变节点或属于该组群的节点的LED的设置。由此，该组群的节点可以利用数据通信网络对从传感器、输入设备或类似物所接收的信号做出反应，而该组群外部的其他节点不会注意到提供给它们的数据分组的任何改变。

Claims (16)

1.一种用于在LED照明系统的菊链总线结构中传输包括数据字节的数据分组的数据通信方法，所述方法包括：

组群中除该组群的最后节点之外的节点在不从输入的数据分组中除去第一数据字节的情况下重传数据分组；以及

该组群中的最后节点在重传之前从数据分组中除去第一字节。

2.根据权利要求1所述的数据通信方法，其中在不从输入的数据分组中除去第一字节的情况下重传数据分组的行为是节点的固定行为。

3.根据权利要求1所述的数据通信方法，包括命令该组群的节点在以下两个行为之间切换：在不从输入的数据分组中除去第一数据字节的情况下重传数据分组的行为和在重传之前从数据分组中除去第一字节的行为。

4.根据权利要求3所述的数据通信方法，其中所述命令包括将数据分组开始处的起始码设置为某一值以指令节点将该分组中的数据解释为配置数据。

5.根据前述权利要求中任一项所述的数据通信方法，还包括将表示该节点或每个节点的行为的数据存储在节点的信息存储元件中。

6.根据权利要求5所述的数据通信方法，其中至少一个节点向其下游的相邻节点询问它的类型并且由此推导出其行为。

7.根据权利要求5或6所述的数据通信方法，包括从链的尾部向链的主站传送信息，以使得主站被提供有表示该链的节点的配置的信息。

8.根据权利要求5所述的数据通信方法，进一步包括：

该链的主站向第一节点询问其类型，

所述主站将第一节点置于透明模式，

所述主站向相继的更多节点询问其类型并且相继地将它们置于透明模式，

所述主站发送跳转命令以使所有节点返回到其操作性状态。

9.根据权利要求1所述的数据通信方法，其中分组数据被提供有计数器数据，每个节点将计数器数据的值减小给定量并且将具有减小的计数器值的数据分组传送到后面的节点，直到达到计数器的最终值为止，减小计数器数据的值的节点在不从输入的数据分组中除去第一字节的情况下重传数据分组。

10.根据前述权利要求中任一项所述的数据通信方法，其中所述总线结构包括DMX总线结构。

11.根据前述权利要求中任一项所述的数据通信方法，其中数据分组由组群的节点通过添加数据或替换数据来修改，经修改的数据分组被传输到该组群中后面的节点。

12.根据权利要求11所述的数据通信方法，其中配置数据字节被添加到数据分组以向该组群中后面的节点通知：配置数据字节后面的至少一个数据字节将以与标准方式不同的另一方式来解释。

13.根据权利要求11或12所述的数据通信方法，其中数据字节的值在重传之前被该组群的节点改变成另一值。

14.一种用于DMX通信网络的通信节点，所述节点包括用于接收包括数据字节的数据分组的输入端和用于将数据分组重传到后面的节点的输出端，其中在不除去输入的数据分组的第一数据字节的情况下重传数据分组。

15.一种照明器具，包括LED照明源，用于驱动LED照明源的驱动器，以及根据权利要求14的用于控制驱动器的节点。

16.一种总线结构，所述总线结构包括多个节点，每个节点包括用于接收包括数据字节的数据分组的输入端和用于将数据分组重传到后面的节点的输出端，其中单独节点被安排用于在重传之前从数据分组中除去第一数据字节，而多个节点形成组群，该组群中除最后节点之外的节点表现出与所述单独节点不同的行为，这是因为它们被安排用于在不从数据分组中除去第一数据字节的情况下重传输入的数据分组。

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