CN102739489A - 一种同步总线快速查询设备状态方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步总线快速查询设备状态方法，旨在提供一种快速查询总线设备状态的方法。本发明技术要点：包括：通信主机为总线上的全部通信终端指定不同的时间片的步骤；通信主机通过总线向通信终端发送查询命令的步骤；各个通信终端收到通信主机发出的查询命令后在其对应的时间片内向总线输出自身的情况信息的步骤；通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的情况信息确定各个通信终端的情况的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及总线技术，尤其是一种快速查询总线设备状态的方法。
背景技术
总线结构常见于工业控制中，其特点是网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连，一般来说总线上的设备包含有通信主机与若干个通信终端。每个总线设备均有一个唯一的总线地址。通信主机为总线上所有设备提供统一的工作时钟信号，总线上任何设备输出的数据都需经过总线传送，且同一时刻最多仅能一个设备发送数据，其它设备必须等待到获得发送权才能发送数据。具体来说发送权即是通信主机分配给各个总线从设备的时间片，总线从设备被允许在属于其的时间片内向总线发送数据。
在工业控制中，搭建一个总线通信网络系统后，通信主机并不能知道整个通信网络中所接入的通信终端设备的实时状态。目前，通常的做法是通信主机根据通信主机中存储的各个终端设备的地址逐一给终端设备发送查询实时状态的命令，终端设备接到命令后返回相应的状态信息。
尽管在工作中终端设备的状态不可能总是实时都在变化的，但是如果总线中的终端设备数量很大，通信主机完成一次全总线通信终端的状态询问将花费很长时间，那么通信主机就不能实时的查询到状态发生变化的终端设备的当前状态，因而造成总线系统的响应实时性不高。
综上，有必要提供一种快速查询总线上通信终端状态的方法以提高总线系统响应的实时性。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速查询总线上通信终端状态的方法。
本发明中的同步总线快速查询设备状态方法，通信主机为总线上所有设备提供统一的时钟信号，包括：
通信主机为总线上的全部通信终端指定不同的时间片的步骤；
通信主机通过总线向通信终端发送查询命令的步骤；
各个通信终端收到通信主机发出的查询命令后在其对应的时间片内向总线输出自身的情况信息的步骤；
通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的情况信息确定各个通信终端的情况的步骤。
优选地，所述查询命令为在线监测命令。
优选地，所述查询命令为状态改变监测命令。
优选地，所述查询命令为查询状态命令。
优选地，所述时间片为一个时钟周期。
优选地，各个通信终端的情况信息为一位二进制数。
本发明还提出了另一种同步总线快速查询设备状态方法，通信主机为总线上所有设备提供统一的时钟信号，包括：
通信主机为总线上的全部通信终端指定不同的时间片的步骤；
通信主机通过总线向通信终端发送在线监测命令的步骤；
各个接入总线的通信终端收到在线监测命令后在其对应的时间片内向总线输出表示其在线的信息的步骤；
通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的在线信息确定接入总线的通信终端的步骤；
通信主机通过总线向通信终端发送状态改变监测命令的步骤；
各个接入总线的通信终端收到状态改变监测命令后在其对应的时间片内向总线输出表示其状态是否改变的信息的步骤；
通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的状态改变的信息确定接入总线且状态改变的通信终端的步骤；
通信主机通过总线向通信终端查询状态命令的步骤；
各个接入总线且状态发生改变的通信终端收到查询状态命令后在其对应的时间片内向总线输出其状态信息的步骤；
通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的状态信息确定接入总线且状态发生改变的通信终端当前状态的步骤。
优选地，所述时间片为一个时钟周期。
优选地，所述表示通信终端在线的信息为一位二进制数；所述表示通信终端状态是否改变的信息为一位二进制数；所述状态信息为一位二进制数。
优选地，通信主机为各个通信终端指定的向总线输出表示其在线信息的时间片以及向总线输出表示其状态是否改变的信息的时间片均为一个时钟周期；
表示通信终端在线的信息为一位二进制数；所述表示通信终端状态是否改变的信息为一位二进制数；
通信主机为各个通信终端指定的向总线输出状态信息的时间片为n个时钟周期；所述状态信息为n位二进制数；其中，n大于或等于2。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
通信主机只需发出一次在线监测命令、一次状态改变监测命令及一次查询状态命令，而不需像现有技术那样需要根据地址询问每个通信终端的状态，因而相对于现有技术本方法能够快速查询到哪些终端设备已经掉线以及在线通信终端的状态，本方法在通信终端数量较大时更能体现出快速、实时的优势。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是现有技术中的总线拓扑结构图。
图2是本发明方法一个具体实施例的时序图。
图3是本发明方法一个具体实施例的流程图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明所述的全部通信终端是指该总线网络中理论上应接入的全部通信终端，但实际上接入总线的通信终端数量可能会小于该理论值，具体可能因为某些通信终端故障而断出总线。那么，我们称实际接入总线的通信终端为在线通信终端，而称理论上应接入总线却未接入的通信终端为不在线通信终端。
实施例1：同步总线通信网络上有8只通信终端设备在线，它们的通信地址依次为1-8。通信主机为总线上所有的设备提供统一的时钟信号，并为各个通信终端分别指定一个时间片（时间片实际上就是指通信主机将发送权移交给通信终端的一个或多个时钟周期，这里将通信主机把发送权移交给各个通信终端的时钟周期称为时间片为的是更加清楚、形象的说明此问题），即是说通信主机首先要与各个终端设备约定好各个通信终端分别占用哪一个时间片，如指定将第1时间片分配给通信终端1，第2时间片分配给通信终端2，以此类推，第8时间片分配给通信终端8。参见图2，本实施例的时序为：
通信主机首先发送同步信号；接下来，通信主机发送查询命令；时间片1、时间片2、……、时间片8在查询命令发出后依次到来，在其他实施例中时间片1-8也可以在查询命令发出后至少一个时钟周期后依次到来。时间片1到来时，通信设备1在时间片1内向总线输出表示其情况的信息，时间片2到来时，通信设备2在时间片2内向总线输出表示其情况的信息，如此类推，时间片8到来时，通信设备8在时间片8内向总线输出表示其在线的信息。
各个时间片中总线上传输的信号按照时间先后组合在一起就构成了能够反映各个通信终端情况信息的情况码，通信主机对收到的情况码进行解析便能获取各个通信终端的情况：时间片1的情况信息对应通信终端1的情况，……，时间片8的情况信息对应通信终端8的情况。
为了更好提高查询速度，所述时间片优选的设置为1个时钟周期，相应的各个通信终端的情况信息由一位二进制数0或1来表示。在其他实施例中时间片也可以为多个时钟周期。
例如，当通信主机发出的查询命令为在线监测命令，在线的通信终端在其对应的时间片内向总线输出“1”，表示其在线，那些不在线的通信终端将始终不会向总线发出任何信息，这时，不在线的通信终端对应的时间片内总线上的信号为默认值“0”，表示其不在线。
当通信主机发出的查询命令为状态改变监测命令，状态已经改变的在线通信终端在其对应的时间片内向总线输出“1”，表示其状态已经改变，状态未改变的在线通信终端在其对应的时间片内向总线输出“0”，表示其状态未改变。
当通信主机发出的查询命令为查询状态命令，在线且状态改变了的通信终端在其对应的时间片内向总线输出“1”或“0”，表示其为第一种状态或第二种状态，例如：对于一个电机，其第一种状态可以为顺时针方向旋转，第二种状态可以为逆时针方向旋转。
在其他实施例中，在线且状态改变了的通信终端在其对应的时间片内向总线输出的信息还可能是n多位二进制数，以反映通信终端更加详细的设备状态。这时，通信主机指定给各个通信终端用于发送状态信息的时间片对应包含n个时钟周期；n为等于或大于2的自然数。
实施例2：同步总线通信网络上有8只通信终端设备在线，它们的通信地址依次为1-8。其中，通信终端1-3在线，通信终端4-8不在线。通信主机为总线上所有的设备提供统一的时钟信号，并为各个通信终端分别指定一个时间片，如指定将第1时间片分配给通信终端1，第2时间片分配给通信终端2，以此类推，第8时间片分配给通信终端8。参见图3：
通信主机首先发出同步信号；接下来，
第1步，通信主机确定在线的通信终端：
101：通信主机通过总线向通信终端发送在线监测命令；
102：时间片1-8依次到来，在其他实施例中时间片1-8也可以在在线监测命令发出后至少一个时钟周期后依次到来；通信终端1-3依次对应在时间片1-3内输出表示其在线的信息；通信终端4-8因为不在线则始终没有信号输出，因此在时间片4-8内，总线上的信号为总线的默认状态，以表示这些通信终端不在线；
103：各个时间片中总线上传输的在线信号和/或总线的默认状态按照时间先后组合在一起就构成了能够反映各个通信终端是否在线的在线监测码，通信主机对收到的在线监测码进行解析便能获取各个通信终端的在线情况：时间片1-3的在线信息对应通信终端1-3在线，时间片4-8的在线信息对应通信终端4-8不在线。
第2步，通信主机确定哪些在线的通信终端状态发生了改变（例如：对于一个电机，其转向由顺时针方向变为逆时针方向，即认为它的状态发生了改变）：
201：通信主机通过总线向通信终端发送状态改变监测命令；
202：时间片1-8依次到来，在其他实施例中时间片1-8也可以在状态改变监测命令发出后至少一个时钟周期后依次到来；通信终端1在时间片1内输出表示其状态改变的信息；通信终端2、3依次对应在时间片2、3内输出表示其状态未改变的信息；
203：各个时间片中总线上传输的状态改变与否的信号按照时间先后组合在一起就构成了能够反映各个通信终端状态是否改变的状态改变标志码，通信主机对收到的状态改变标志码进行解析便能获取各个接入总线的通信终端状态是否改变的情况：时间片1的信息对应通信终端1状态改变，时间片2、3的信息对应通信终端2、3状态未改变。因为通信终端4-8不在线，时间片4-8内总线上的信号是无效的，通信主机也不关心时间片4-8内总线上的信号状态。这样的设计有利于进一步提高查询速度。
第3步，通信主机确定状态发生改变的通信终端的状态：
301：通信主机通过总线向通信终端发送查询状态命令；
302：时间片1-8依次到来，在其他实施例中时间片1-8也可以在查询状态命令发出后至少一个时钟周期后依次到来；通信终端1在时间片1内输出表示其处于第一种状态的信息；（关于第一种状态的举例说明可参见前文内容，在此不再赘述。）
303：各个时间片中总线上传输的状态信号按照时间先后组合在一起就构成了能够反映各个通信终端状态的状态码，通信主机对收到的状态码进行解析便能获取状态发生改变的通信终端的当前状态：时间片1的信息对应通信终端1处于第一种状态。因为通信终端2、3的状态未改变，而通信终端4-8不在线，时间片2-8内总线上的信号是无效的，通信主机也不关心时间片2-8内总线上的信号状态。这样的设计也是有利于进一步提高查询速度。
本领域技术人员可以毫无意义的确定，实施例1的变形也同样适用于实施例2。
所述时间片优选的设置为1个时钟周期，相应的各个通信终端的情况信息由一位二进制数0或1来表示。
例如，当通信主机发出的查询命令为在线监测命令时，在线的通信终端在其对应的时间片内向总线输出“1”，表示其在线，那些不在线的通信终端将始终不会向总线发出任何信息，这时，不在线的通信终端对应的时间片内总线上的信号为默认值“0”，表示其不在线。
当通信主机发出的查询命令为状态改变监测命令时，状态已经改变的在线通信终端在其对应的时间片内向总线输出“1”，表示其状态已经改变，状态未改变的在线通信终端在其对应的时间片内向总线输出“0”，表示其状态未改变。
当通信主机发出的查询命令为查询状态命令时，在线且状态改变了的通信终端在其对应的时间片内向总线输出“1”或“0”，表示其为第一种状态或第二种状态。
在其他实施例中，在线且状态改变了的通信终端在其对应的时间片内向总线输出的信息还可能是n多位二进制数，以反映通信终端更加详细的设备状态。这时，通信主机指定给各个通信终端用于发送状态信息的时间片对应包含n个时钟周期；n为等于或大于2的自然数。
接下来再举例说明当通信终端数量较大时，本方法的优势。
如果同步总线通信网络上有256只通信终端设备，但是只有1只通信终端设备的状态发生改变。
使用传统方法，通信主机对所有通信终端设备逐一进行查询，如果查询一次需要50ms，则查完所有的通信终端设备共需要12800ms，即为12.8s。
使用本方法，通信主机无需对所有通信终端设备都逐一进行查询，通信主机先发送在线监测命令，然后发送状态改变命令，最后发送一次查询状态命令，共需要发送3次命令，需要150ms。可见本方法的查询速度明显高于传统方法。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种同步总线快速查询设备状态方法，通信主机为总线上所有设备提供统一的时钟信号，其特征在于，包括：
通信主机为总线上的全部通信终端指定不同的时间片的步骤；
通信主机通过总线向通信终端发送查询命令的步骤；
各个通信终端收到通信主机发出的查询命令后在其对应的时间片内向总线输出自身的情况信息的步骤；
通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的情况信息确定各个通信终端的情况的步骤。
2.根据权利要求1所述的一种同步总线快速查询设备状态方法，其特征在于，所述查询命令为在线监测命令。
3.根据权利要求1所述的一种同步总线快速查询设备状态方法，其特征在于，所述查询命令为状态改变监测命令。
4.根据权利要求1所述的一种同步总线快速查询设备状态方法，其特征在于，所述查询命令为查询状态命令。
5.根据权利要求1~4任意一项权利要求所述的一种同步总线快速查询设备状态方法，其特征在于，所述时间片为一个时钟周期。
6.根据权利要求5所述的一种同步总线快速查询设备状态方法，其特征在于，各个通信终端的情况信息为一位二进制数。
7.一种同步总线快速查询设备状态方法，通信主机为总线上所有设备提供统一的时钟信号，其特征在于，包括：
通信主机为总线上的全部通信终端指定不同的时间片的步骤；
通信主机通过总线向通信终端发送在线监测命令的步骤；
各个接入总线的通信终端收到在线监测命令后在其对应的时间片内向总线输出表示其在线的信息的步骤；
通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的在线信息确定接入总线的通信终端的步骤；
通信主机通过总线向通信终端发送状态改变监测命令的步骤；
各个接入总线的通信终端收到状态改变监测命令后在其对应的时间片内向总线输出表示其状态是否改变的信息的步骤；
通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的状态改变的信息确定接入总线且状态改变的通信终端的步骤；
通信主机通过总线向通信终端查询状态命令的步骤；
各个接入总线且状态发生改变的通信终端收到查询状态命令后在其对应的时间片内向总线输出其状态信息的步骤；
通信主机根据其在不同的时间片内从总线上收到的状态信息确定接入总线且状态发生改变的通信终端当前状态的步骤。
8.根据权利要求7所述的一种同步总线快速查询设备状态方法，其特征在于，所述时间片为一个时钟周期。
9.根据权利要求8所述的一种同步总线快速查询设备状态方法，其特征在于，所述表示通信终端在线的信息为一位二进制数；所述表示通信终端状态是否改变的信息为一位二进制数；所述状态信息为一位二进制数。
10.根据权利要求7所述的一种同步总线快速查询设备状态方法，其特征在于，通信主机为各个通信终端指定的向总线输出表示其在线信息的时间片以及向总线输出表示其状态是否改变的信息的时间片均为一个时钟周期；
表示通信终端在线的信息为一位二进制数；所述表示通信终端状态是否改变的信息为一位二进制数；
通信主机为各个通信终端指定的向总线输出状态信息的时间片为n个时钟周期；所述状态信息为n位二进制数；其中，n大于或等于2。
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