CN104122600A - 光学单元、光幕和用于分配各自的地址的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监控保护区域的光幕，特别是安全光幕，具体涉及包括通过通信总线互连的光电子部件的这种光幕的光学单元，并且涉及用于向多个光电子部件中的每个分配各自的地址的方法。光学单元包括控制器单元；借助通信总线(124)互连的多个光电子部件(116)，每个所述光电子部件(116)具有用于接收传送信号的传送输入端子和用于输出传送信号的传送输出端子，以及用于从所述控制单元接收控制信号的接收端子。根据各个光电子部件相对于其他光电子部件的位置向每个所述光电子部件(116)分配各自的地址。

Description

光学单元、光幕和用于分配各自的地址的方法

技术领域

本发明涉及用于监控保护区域的光幕，特别是安全光幕，具体涉及包括通过通信总线互连的光电子部件的这种光幕。此外，本发明涉及作为这种光幕的一部分的光学单元，以及用于向多个光电子部件中的每个分配单独地址的方法。

背景技术

总体上，光幕以及特别是安全光幕检测物体移动或侵入到防护区中，并且更具体地，为与机器或其他工业设备一起工作的人类操作者提供保护。

采用红外线或可见光束的光幕用于在多种工业应用中提供操作者安全。典型地在机器周围采用用于操作者保护的光幕，诸如冲床、制动器、造型机、自动组装设备、线圈缠绕机器、机器人操作、铸造操作等。传统的光幕典型地采用在防护区的一侧沿传送器条安装在隔开的位置的发光二极管(LED)，以及在防护区的相对侧沿接收器条安装的光电晶体管(PT)、光电二极管或光电接收器。如果一个或更多个波束被阻挡不能穿过诸如操作者的手臂的不透明物体，则控制电路关闭机器、阻止机器运转、或者另外对该区域采取安全措施。

通常，安全光幕包括两个光学单元(也被称为条、棒、边或带)，它们由两个不同的构造单元形成，一个光学单元具有发射器的功能，并且一个光学单元具有接收器的功能。然而，这种专用的发射器和接收器的架构具有若干缺陷。

首先，由于必须以不同方式制造每种类型的光学单元，因此制造成本是高的。此外，已知从发射器到接收器的光学路径还用于传送信息，例如用于同步。然而，在一个光学单元仅具有发射器的功能而另一个仅具有接收器的功能的系统中，光学通信仅是单向的，即从发送器侧到接收器侧。因此，光学同步可能是困难的并且通信信息的传送仅在一个方向上是可能的。

如欧洲专利EP1870734B1中描述的，已提出了在第一和第二光学单元中的每个上设置接收器和传送器。这里，栅格具有两个相同的传送/接收带，传送和接收单元固定到这两个相同的传送/接收带。传送/接收带彼此相对安置，在带之间形成了保护区域。传送/接收带在控制和评估单元中相同地形成。控制和评估单元具有安全输出，它们被一起形成为开关通道。为所有带提供相同的电源。

此外，根据EP2511737A1获知提供了模块化光幕和用于这种光幕的光学单元。

只要电子部件借助于通信总线互连，就需要每个部件具有可清楚区分的各自的地址，用于提供针对下行链路中的特定的电子部件的数据以及用于在上行链路中的特定部件发送的数据之间进行区分的控制器也必须知晓这一点。当组装包含多个光电子部件的光幕时，每个光电子部件可以配有特定的地址，该地址被存储在控制器和光电子部件自身中，使得可以进行通信。地址值通常被预先限定，与总线系统内的特定功能相关，并且这种预先限定的地址分配具有如下缺点，总线内的部件的这种特定功能必须在组装前就被知晓。在具有带发送器和/或接收器元件的光电子部件的光幕的情况下，这意味着在组装期间，每个光电子部件必须安装在与该地址对应的预先限定的组装位置。

发明内容

因此，本发明的基本目的在于提供光幕和用于向多个光电子部件中的每个分配各自的地址的方法，其减少了组装期间的花销并且还符合可测试性和维护的设计要求。

该目的通过独立权利要求的主题内容来解决。本发明的有利实施例是从属权利要求的主题内容。

本发明基于如下思想，光电子部件未配有制造商预设的地址，而是根据各个光电子部件相对于光幕内的其他光电子部件的几何位置而被分配它们的地址。具体地，首次设置光幕可以通过菊花链寻址开始地址分配并且光电子模块彼此连接用于串联互连方案中的地址分配。通过这种动态现场地址分配，实现了极高的灵活性以及对操作期间现场所需的特定数据结构的改进的适应。此外，便利了光幕系统的翻新和维修。使用菊花链寻址允许容易地使光电子部件的几何位置相对于彼此相关，条件是它们以某种线性配置对准。为了覆盖矩阵形阵列，曲折的菊花链地址线可用于分配光电子部件各自的地址。

根据本发明的地址分配可以通过将其与具有发射红外辐射(具有750nm和1500nm之间的波长)或可见光(具有400nm和750nm之间的波长)的发射器的光幕一起使用而被满容量使用。

根据本发明，每个光电子部件包括用于驱动至少一个光发射元件以及用于处理由至少一个光接收元件生成的信号的电子电路。该布置具有提供高度模块化设置的优点并且允许光学单元和得到的光幕的极为灵活和成本有效的组装。

为了存储所分配的地址，光电子部件均包括永久的或易失性的存储器。如果存储装置永久地存储所分配的地址，则仅在初始化光幕的设置时需要执行地址分配过程。对于首次安装情况如此，并且在重新布置光学单元时或者在维护工作之后，情况亦是如此。然而，地址也可以存储在易失性存储器中并且在上电处理期间总是被重新分配。根据本发明的光学单元可以仅与反射表面组合或者与类别相同的至少一个第二光学单元组合以形成用于监控保护区域的光幕。

此外，本发明涉及一种用于向经由通信总线彼此连接的多个光电子部件中的每个分配各自的地址的方法。根据该方法，控制单元在第一通信方向上向设置内的所有光电子部件广播请求。每个光电子部件随后在第二通信方向上传送各自的响应。根据各个光电子部件相对于其他光电子部件的位置，向每个光电子部件分配各自的地址。这种向光电子部件分配各自的和唯一的地址的方法允许整体系统的高度灵活性和成本有效的设置。

根据本发明，至少用作地址线的信号线被形成作为串联连接，以便提供菊花链寻址方案。菊花链接允许特别简单地确定光电子部件相对于彼此的位置。除了寻址连接之外，控制器也可以具有借助于带节点地址的数据总线随机地访问每个单个光电子部件的可能性。由于总线连接和菊花链不一定必须由同一结构形成，因此存在至少两个选择。总线系统可以具有三条线，具体地是时钟线、数据输入(data-in)线和数据输出(data-out)线，并且其中一条线形成菊花链。特别地，数据输入线或数据输出线是串联连接并且其他线是并联的。另一方面，总线系统也可以具有三条线(时钟、数据输入和数据输出)并且额外的菊花链连接被设置用于区分如下地址，所述地址不形成总线连接的一部分，而是仅在地址分配的设置期间使用。

串联连接通常对沿它们传递的信号具有如下影响，较之未通过菊花链接部件传递的那些信号，例如时钟信号，该信号被延迟。为了允许限定的与绕过串联连接传送的那些信号重新同步，系统可以包括一个或更多个延迟元件，用于延迟在所述串联互连上传送的信号。这些延迟元件可以提供缓冲器功能并且允许菊花链接信号与例如时钟信号的重新同步。

为了根据光电子部件相对于彼此的位置来分配各自的地址，主要有两种可能的过程。首先，控制器给出地址作为新的数据字并且存储在光电子部件的存储器中。

替选地，光电子部件的已存在的唯一标识符也被读出并且根据各个光电子部件的位置，可以被分配特定地址的含义。对于该过程，在启动期间，每个光电子部件的各自的和唯一的标识符被读出并且被设定为与总线中的物理位置相关。该关系被再次永久地或易失性地存储在控制单元中。对于该各自的和唯一的标识符存在不同的选择。特别地，可以在光电子部件的半导体制造和组装期间给出唯一标识符。替选地，也可以在生产现场在模块生产期间或者在构造车间或者在OEM客户厂房处在光幕生产期间分配唯一标识符。在任何情况下，不必执行光电子部件的存储器中的存储数据的操纵，光电子部件内存储的标识符完全不必包含特定地址的含义和信息。

由于安全原因，对于从光电子部件到微控制器的答复，可以将反转节点地址用作节点标识符。结果，微控制器使用它们的唯一节点地址与每个光电子部件通信，而当光电子部件需要向微控制器传送数据时，使用节点标识符，即反转节点地址。

附图说明

附图被并入说明书并且形成说明书的一部分，用于图示本发明的若干实施例。这些附图连同说明书一起用于解释本发明的原理。附图仅用于图示如何实现和使用本发明的优选的和替选的示例，不应被解释为将本发明限制于所图示和描述的实施例。此外，实施例的若干方面可以单独地或者以不同的组合形成根据本发明的解决方案。根据如附图中所示的下面的本发明的各实施例的更为具体的描述，另外的特征和优点将变得清楚，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1示出了具有两个光学单元的光幕的示意图；

图2示出了根据第一实施例的包括两个光学单元的光幕的示意图；

图3示出了根据另一实施例的包括两个光学单元的光幕的示意图；

图4示出了根据另一实施例的包括两个光学单元的光幕的示意图；

图5示出了根据另一实施例的包括两个光学单元的光幕的示意图；

图6示出了根据本发明的光电子部件的电路图；

图7示出了作为光电子部件的一部分的控制元件的框图；

图8示出了根据本发明的光学单元的示意图；

图9示出了根据另一实施例的光学单元的示意图；

图10示出了根据第一实施例的用于地址分配的串联连接的示意图；

图11示出了处理开始时的根据第二实施例的用于地址分配的串联连接的示意图；

图12示出了随后时刻的根据第二实施例的用于地址分配的串联连接的示意图；

图13示出了随后时刻的根据第二实施例的用于地址分配的串联连接的示意图；

图14示出了随后时刻的根据第二实施例的用于地址分配的串联连接的示意图；

图15示出了随后时刻的根据第二实施例的用于地址分配的串联连接的示意图；

图16示出了最终状态的根据第二实施例的用于地址分配的串联连接的示意图；

图17是用于确定光电子部件的电子电路的操作状态的概念性内部电路的示意图；

图18示出了由两个串联连接的光学模块形成的光学单元的示意图；

图19示出了图18中所示的系统中的最后两个节点的重置状态的细节；

图20示出了用于解释设定地址操作的图18的系统的示意图；

图21示出了其中以下集成电路接受设定地址命令并且传播地址使能的操作的示意图；

图22示出了关于地址分配过程的示意性时序图；

图23示出了关于地址分配处理的另一时序图。

具体实施方式

现在参照图1，示出了包括两个光学单元的光幕的示意图。

该实施例中的光幕100包括两个相同的第一和第二光学单元102、104，它们在用于监控保护区域的多个光垒彼此之间形成。然而，本发明的思想也适用于其中连同反射相对表面一起仅使用一个光学单元102的布置，或者包括不止两个光学单元的系统中的布置。光学单元102、104可以例如根据欧洲专利申请EP2511737A1的原理形成，并且特别地可以使用插入模块106、108用于限定它们各自的功能。

根据图1中所示的实施例，每个光学单元102、104包括两个优选地相同的模块110，每个模块110具有光发射元件和光接收元件。这些光学模块110可以针对光学单元102、104两者相同地构建。光学单元102、104中的每个进一步包括至少一个第二光学模块112，第二光学模块112还包括向光学单元102、104提供必要的智能的微控制器。模块110、112中的每个可以例如具有约150mm的高度。然而，每个模块110、112内的任何其他尺寸或数目的模块也可以与本发明一起使用。如图1中所示，第一和第二光学模块102、104可以相同地构建，不同之处在于限定每个光学单元的特定功能的插入模块106a、106b和108a、108b。然而，如参照图2至5时将变得更清晰的，对于每个光学单元，光学模块不一定相同，而是可以具有如下不同之处，一个光学单元具有仅包括发射器的模块，而另一个光学单元具有仅带有接收器的模块。

每个光学模块110包括多个光电子部件，这些光电子部件具有它们用于发射和感测辐射波束的相关联的电路。第二光学模块112包含相同的光学功能，并且此外，包含至少一个微控制器并且可选地包含电子电路，诸如与外部连接器的接口。然而，为了使用根据本发明的寻址，光电子部件不一定被编组成光学模块110、112。

参照图2给出了两个相对的光学模块110的一部分的更详细的视图。光幕可以由辐射波束114的线性阵列形成，辐射波束114可以是具有介于约750nm和1500nm之间的波长的红外辐射，或者是具有介于约400nm和750nm之间的波长的可见光。

例如，从每个棒的一个外围末端到另一外围末端每次一个波束地依次激活辐射波束114。由于每个光学单元102、104具有传送和感测光电元件，因此通过光幕扫描依次地并且按交替的方向激活了每个元件，波束被从第二光学单元104发送到第一光学单元102并且再次返回。在该扫描次序期间，各个接收棒总是仅依次检测从预定的发射元件到相应的接收元件的光。为了允许这种复杂的扫描过程，每个光学单元102、104由多个光电子部件116形成，每个光电子部件包括至少一个光发射元件118和至少一个光接收元件120。

每个光电子部件116具有分立控制元件122的形式的相当高的集成智能度，控制元件122可以例如被形成为集成电路，诸如专用集成电路(ASIC)。每个控制元件122提供用于驱动至少一个光发射元件118以及用于处理由至少一个光接收元件120生成的信号的电子电路。为了与较高级的控制器通信，每个光电子部件116连接到通信总线124。

图3、4和5示出了也可以有利地与根据本发明的寻址方案一起使用的替选架构。首先，如图3中所示，本发明显然也可以与如下系统一起使用，所述系统是光学单向的，一个光学单元(附图标记210)仅包括光学发送器而另一光学单元210’仅包括接收器。此外，如图4和5中针对光学单元310和410、410’示出的，每个控制单元122可以被分配给至少两个发射器和/或接收器。再次地，图5图示了光学单向架构。

为了向每个光电子部件116提供复杂的控制方案，需要它们具有各自的地址，该地址还指示它们在光幕100内的位置。根据本发明，这通过在组装和互连光电子部件116以形成光学单元102、104之后分配地址来实现。

图6在示意图中示出了具有其互连端子和控制元件122的一个光电子部件116。特别地，光电子部件116包括光发射元件，特别是发光二极管LED D2，以及光接收元件，特别是光电二极管D1。根据本发明，控制元件122经由通信总线124连接到下一个之后的光电子部件，或者在控制元件122与光学单元的控制器相邻的情况下，连接到控制器。总线包括数据输出线，其将信号从微控制器(系统的主设备)输送到控制元件122。根据图6中所示的实施例，用作主设备的微控制器和多个控制元件122之间的通信总线124是基于以下三条通信线的组合的串联和并联总线：时钟、数据输入线和数据输出线。全局系统时钟126由主设备控制。该时钟在每个控制元件122上缓冲并且提供主时钟，用于控制元件122发挥作用。

数据传送线(数据输出)被配置为从微控制器到控制元件122的单比特单向连接。特别地，数据输出线是离开微控制器去往所有控制元件122的共享通信线。换言之，所有控制元件122并联连接，并且如果多个光电子部件被一起编组成光学模块110，则传送线在每个模块上缓冲。

数据输入线130是另一单比特单向线，用于接收从控制元件122向主设备发送的数据。根据图6中所示的实施例，数据输入线130是菊花链线，其从一个控制元件122传递到下一个控制元件。在正常操作期间，控制元件从相邻的控制元件接收数据。箭头给出了关于该操作的信号流。在接下来的时钟周期，数据被传播到下一控制元件122。在地址分配操作期间，连接到数据输入线130的引脚具有使能输入和使能输出的修改的功能。这将在后面更详细地说明，维持通信方向，但是引脚的功能改变以便使能地址分配序列。

通常，由用作总线主设备的微控制器发起每个通信。在微控制器源发的请求被识别并生效之后，特定的控制元件122可以仅将信息传送到数据输入线130上。这样数据输入线130上的响应必须遵循特定的总线协议。此外，从控制元件122到微控制器的通信线是与单个全局系统时钟同步的点对点通信总线。这意味着每个控制元件122从前一控制元件取得信息并且将该数据及其内部数据的合并结果转发到下一控制元件。可配置的选择是将数据登记在触发器中并且在接下来的时钟发送该数据。

每个控制元件122连接到单个电力线(V+)，该电力线可以是例如12V至15V电力线。控制元件122也可以包括用于调节其自身的电力供应的内部电力管理块。

光电子部件116的主要功能在于在微控制器的监督下以受控方式感测并发射脉冲辐射。

光电二极管D1感测来自相对的光学单元的辐射，并且特别地感测光，并且生成与集成到控制元件122中的接收放大器连接的模拟输入信号。对于本领域技术人员，显然还可以提供不止一个光电二极管。

此外，控制元件122控制LED驱动电路，使得LED D2向相对的光学单元发射辐射波束。控制元件122以如下方式控制驱动电路：发射光的强度具有指定的水平。当然，在根据图6的电路中也可以提供不止一个发光二极管D2。如上文已阐述的，控制元件122可操作用于在两条通信线上与微控制器通信。从微控制器到控制元件122的通信线是共享通信。一个模块中的所有控制元件与将每个模块隔离的数字缓冲器并联连接。

例如，根据典型的实现方案，光学模块110可以具有八个或九个光电子部件116。

为了调节二极管D2的驱动器晶体管T1，提供感测输入用于感测发光二极管D2的发射电流。

图7示出了根据图6的控制元件122的示意性框图。如上文已提及的，控制元件122可以由集成电路形成并且特别地可以被实现为专用集成电路、ASIC、或现场可编程门阵列设计(FPGA)的形式。这对于本领域技术人员是已知的，ASIC具有全定制能力、较低的单位成本和小外形尺寸的优点，而FPGA具有较快的市场投放时间和较简单的设计周期的优点。在下文中，控制元件常被称为“ASIC”。然而，这并非将控制元件仅限于ASIC。

控制元件112具有模拟和数字部分以及接口单元。模拟放大器134可操作用于检测光电二极管测量的信号。此外，逻辑部分132包含寄存器，所述寄存器用于存储特定的控制元件122的地址。时钟140用于使所有控制元件与微控制器同步、运行内部逻辑、以及对通信总线起动器线采样。内部LED控制138通过测量跨越图6中所示的外部电阻器R1的电压来控制LED电流值。

电压块136生成用于向诸如数字逻辑电源和模拟电源的内部电路供电的电压。这里也可以生成用于光电二极管的偏置和模拟地基准的辅助电压。

如图6中所示，通信块142在一侧与外部微控制器串联总线124接驳，并且在另一侧与内部逻辑132接驳。

参照图8，图示了特定的光学模块110和控制器模块112之间的通信。在该图中以及在之后的图中，考虑了将ASIC用作控制元件122的特定实施例。然而，如上文概述的，这里也可以采用用于实现控制元件122的任何其他适当的技术。

为了允许在该多ASIC系统中操作ASIC，每个ASIC被分配唯一识别地址，该唯一识别地址被存储在一排寄存器中，并且ASIC经由共享串联总线对系统命令做出响应。响应于这些命令，ASIC利用仲裁机制经由共享单比特串联总线进行答复。

此外，多个ASIC借助于在图6和5中所示的实施例中由数据输入总线通信线130提供的至少一条串联菊花链线来互连。

图9示出了提供多个光学模块110而非图8中所示的单个光学模块的情况。显然本发明的原理可以按照与仅存在一个模块110的情况相同的方式用于图6中所示的实施例。

图10示意性地图示了用于传递地址信息的替选菊花链连接。根据该实施例，多个控制元件由三重总线线路124连接，该三重总线线路124再次包括用于从控制器接收命令的数据输出线128和用于朝向控制器发送数据的数据输入线130。此外，系统时钟在时钟线126上传送。然而，与图5和6中所示的实施例相反，数据输入线130还是从针对每个控制元件122的连接分支处出来的并联连接。根据图10中示出的实施例的用于分配地址的菊花链连接是分立的菊花链互连144。

基于图8中所示的布置，现在将参照图8至13说明用于向每个控制元件122(对应于与其相关联的光电子部件116)分配各自的地址的过程。

图11示出了安装设置并且将要开始地址分配的情况。

在正常操作期间，控制器模块112中存在的微控制器(但是图中没有详细示出)通过将其相应的节点地址插入到命令分组中来对每个ASIC寻址。每个AISC由被加载到节点地址寄存器中的其地址识别。由于安全原因，对于从ASIC122到微控制器112的回答，ASIC使用反转节点地址，该反转节点地址在下文中将被称为节点标识符。因此，在正常操作期间，微控制器将使用其唯一节点地址与每个ASIC通信，并且当ASIC需要向微控制器传送数据时，ASIC使用节点标识符。根据一个特定实施例，距微控制器最远的ASIC具有最高优先级。然而，这仅是定义的问题，并且任何其他ASIC122也可以被选择为具有最高优先级。

利用广播地址可以发送广播命令并且所有连接的ASIC将执行广播命令。ASIC将利用它们的唯一节点标识符做出响应并且具有最高优先级的ASIC将赢得仲裁阶段并且微控制器仅接收来自该ASIC的回答。最高优先级由总线上的位置限定。

现在参照图11，每个ASIC122的TXAI端子具有内部可控上拉器件。这些器件用于地址分配。在重置之后，上拉被激活并且每个ASIC122将其TXAO引脚驱动到低电平直到其接收到有效地址为止。由于线路末端处的ASIC(在该情况下是ASIC编号1.4)的TXAI端子未连接到另一ASIC的TXAO端子，因此上拉将导致TXAI为高电平。因此，在上电之后，这是输入TXAI为高电平的唯一ASIC。在图11中所示的级中，每个ASIC可以具有作为缺省广播地址的节点地址。

为了设定第一地址(参见图12)，微控制器在数据输出线128上发送第一设定地址命令。每个ASIC122接收该命令，但是仅ASIC编号1.4检测到其TXAI引脚上的高电平的有效条件和节点地址中的缺省值。这意味着其中没有存储有效地址。因此，ASIC现将逻辑节点地址“4”存储在其寄存器中。在ASIC存储该地址之后，ASIC将TXAO引脚驱动到高电平。ASIC编号4现在具有有效地址并且TXAI引脚处于闲置模式。现在，ASIC编号4离开起动模式并且闲置，等待命令。这在图12中由ASIC的边界的放大的线条粗度来符号化。

在预定的时间跨度之后，微控制器在数据输出线128上发送另一设定地址命令。在该情况下，ASIC编号1.3检测到其TXAI引脚上的高电平并且将地址“3”存储在其节点地址寄存器中。微控制器现将在没有上拉的情况下将ASIC配置位设定到函数以上。这将允许TXAO引脚被驱动到高电平。在ASIC编号1.3存储该地址之后，ASIC将其TXAO引脚驱动到高电平。ASIC现在具有有效地址并且TXAI引脚处于闲置模式。现在ASIC编号1.3离开起动模式并且闲置，等待命令，如图13中由ASCI编号1.3的放大的线条粗度符号化的那样。

ASIC编号1.4将总是忽略该设定地址命令以及任何随后的设定地址命令，因为其不再处于地址模式。图11和12示出了对于剩余的ASIC的等同的步骤。

图15示出了当有所ASIC1.1至1.4已被分配指示它们在线路中的位置的地址，并且等待如它们的放大的线条粗度指示的命令时的情况。

图16中示出了最后的设定。在分配所有ASIC的地址之后，与微控制器112相邻的第一ASIC编号1.1将处于缓冲器功能，并且将其TXAO引脚设定为静态高电平，即闲置电平。该信号向微控制器指示所有ASIC被寻址并且微控制器将该信息储存为备好状态(由为控制模块112的块定界的粗线符号化)。

图17以概念性电路的形式示出了每个ASIC122的输入端子TXAI和输出端子TXAO之间的逻辑连接。根据本发明，系统中的每个ASIC122将重置到相同的状态。缺省状态实现了TXAI上的内部上拉并且将TXAO驱动到低电平。此时每个ASIC将仅接受设定地址命令和重置命令。所有其他的引导或广播命令将被忽略。每个ASIC将仅执行地址的设定，条件是其首先没有来自前一设定地址命令的地址并且其次其自身的TXAI线处于高电平。在如图18中所示的具有从TXAI连接到TXAO的所有ASIC的网络中，在紧接重置之后，在其TXAI输入端子处具有高电平的唯一ASIC将是TXAI未被随后的ASIC122驱动的最后的ASIC。如OR(或)连接所符号化的，在寻址模式逻辑的寻址序列期间或者正常模式逻辑的常规操作期间，输出TXAO被驱动到高电平。此外，寻址模式逻辑包含地址字段146，其中存储ASIC122的地址。

对于每个互连的控制单元122，在图16至18中使用图17中所示的逻辑电路结构图示了寻址过程。作为示例，示出了两个光学模块110，每个光学模块包括多个优选地相同的控制元件122(在下文中称为ASIC)。根据本发明，ASIC122被接成菊花链用于寻址处理。如已提及的，ASIC122的TXAI和TXAO端子之间的这种连接可以是如图8中所示的数据输出线，或者如参照图10说明的分立的寻址线144。

图19示出了每个控制元件122处于重置模式并且最后的元件被设定为有效的情况。该配置中的寻址模式逻辑使用地址字段146中的广播地址。在重置模式中，较之最后的ASIC更接近微控制器的ASIC的TXAI输入端子被前一ASIC122驱动到“0”。这归因于在节点地址被设定为另一地址而非广播地址之前，ASIC总是将它们的输出TXAO驱动到“0”。总线上的最后的ASIC的输入端子被挂起，其因此由于内部上拉148而变为“1”。

最后的ASIC122的寻址模式逻辑145现在将地址字段146设定为与广播地址不同的值。寻址模式逻辑现在在地址字段146中具有不同于广播地址的地址，导致TXAO处的逻辑“1”的输出信号，其转而被传递到之后的下一ASIC122的输入TXAI，允许该ASIC取得下一设定地址命令。因此，设定地址命令的使能从菊花链路径的末端逐个ASIC传递到微控制器。在该寻址过程中，每个控制元件122根据其在控制元件122的有序行中的位置来设定其地址。每个控制元件122按序接受设定地址命令，据此设定它们的地址并且将地址使能传播到之后的下一控制元件122。

图22给出了从微控制器朝向ASIC122并且返回的数据流的时序图。根据该示例，为了清楚起见，在图22中仅给出了三个ASIC和它们的信号。在该特定情况下，ASIC编号m.3是最后的ASIC。当微控制器在第一时隙内传送设定地址命令时，ASIC m.1发现没有检测到使能信号并且不存储地址。

ASIC m.2同样没有发现使能信号并且仅ASIC m.3具有使能信号并且因此地址被保存。

在下一时钟周期期间，下一设定地址命令被发出并接收。在该情况下，再次地，ASIC m.1未检测到使能并且因此未保存地址。ASIC编号m.2具有使能并且保存地址。另一方面，ASIC m.3已被寻址并且因此未保存地址。

在最后的步骤中，ASIC m.1已接收到来自ASIC m.2的使能并且因此当其接收到来自微控制器的设定地址命令时保存地址。据此针对任何大量的控制元件执行该过程并且该过程总是从串联行的最后的控制元件开始并且在最接近微控制器的ASIC处结束。

在上电之后，每个ASIC完成内部上电序列并且随后所有ASIC准备好地址分配过程。每个ASIC将其TXAO引脚驱动到静态低电平。因此，除了ASIC序列末端处的最后的ASIC以外的所有ASIC在TXAI引脚处检测到静态低电平。如已说明的，最后的ASIC由于内部上拉电阻器并且由于没有TXAO缓冲器将其驱动到低电平而具有静态高电平。微控制器将广播命令设定地址传送到所有连接的ASIC。所有ASIC解释接收到的数据。仅最后的ASIC(在图22中所示的示例中是ASIC m.3)在时间间隔tEN_READIN之后检测到其TXAI引脚处的静态高电平。因此，该ASIC将接收到的节点地址存储到其寄存器。此时另外的信息也可以存储在该ASIC中。

此外，节点标识符被设定为节点地址的按位反转镜像。接受设定地址命令的条件是，ASIC处于地址模式并且在TXAI引脚上具有高电平。一旦节点地址和可能的其他数据被设定，则配置位将变为缓冲功能，其将使TXAO引脚将高电平驱动到下一ASIC，或者在第一ASIC的情况下，驱动到微控制器。在时间t NXT_CMD逝去之后，微控制器使值减少1，将下一设定地址命令发送到需要设定地址的所有ASIC。在该情况下，最后的ASIC将拒绝该设定地址命令以及所有以后的设定地址命令，而与需要设定什么地址无关，因为该特定ASIC不再处于地址模式。如已提及的，ASIC编号m.2检测到其TXAI引脚处于由ASIC编号m.3递送的静态高电平，并且将据此处置设定地址命令。

设定地址命令是来自总线主设备，即微控制器的针对ASIC的广播命令。该命令包含节点地址，该节点地址将被存储在ASIC中的其地址字段中并且可以例如是9比特节点。此外，根据有利的改进，该地址的反转值也可以存储在ASIC中。在起动时，每个ASIC需要设定其地址。寻址必须准确地按照与ASIC在它们的应用环境中的物理位置相同的顺序。每个ASIC必须处于缺省重置条件，其中节点地址未被存储并且TXAI引脚必须处于高电平以便开始寻址过程，如上文已提及的那样。ASIC将所传送的参数节点地址存储在其寻址模式逻辑的专用寄存器地址处。此后，ASIC读取寄存器，使读取的值反转，并且将其存储在参数节点标识符的专用寄存器地址处。最后，ASIC从寄存器读取节点标识符并且将读取值与来自原始命令的值进行比较。完成该读取-验证过程以确保在向寄存器存储地址时没有出现错误。

图23总结了关于各个信号的一些重要的定时相关性。特别地，信号RECCLK给出了时钟信号并且TSTART限定了当完全接收到命令时的时刻。时间t EN_READIN表示将读取TXAI引脚的时间。接下来，时间tEN_SETOUT是当TXAO引脚被设定为静态高时的时间。时间tEN_SETUP限定了使能信号必须处于专用电平上多长时间，并且时间tEN_hold限定了使能信号在被捕获后必须稳定多长时间。时间tNXT_CMD限定了当微控制器发送下一个设定地址命令时的间隔时间。

描述本发明的背景(特别是所附权利要求的背景)下的术语“一个(a、an)”和“该(the)”以及相似的指示语的使用应被解释为涵盖单数和复数，除非这里另外指出或者除非上下文清楚地否认。术语“包括(comprising、including)”、“具有”和“包含”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括，但不限于”)，除非另外说明。这里记载的值的范围仅旨在用作分别指示落在该范围内的每个分立值的简略的表达方法，除非这里另外指出，并且每个分立值被并入说明书中，如同其在此处被分别记载。这里描述的所有方法可以按任何适当的顺序执行，除非这里另外指出或者除非上下文清楚地否认。这里提供的任何和所有示例或者示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，而非对本发明的范围强加限制，除非另外提出要求。说明书中的语言不应被解释为将任何未要求保护的元素指示为实践本发明所必需的。

这里描述了示例性实施例。在阅读前面的描述之后，这些实施例的各种变型对于本领域普通技术人员会变得清楚。发明人预期本领域技术人员适当地采用这些变型，并且发明人意在使本发明以不同于此处具体描述的方式进行实践。因此，本发明包括适用法律所允许的、所附权利要求中记载的主题内容的所有修改和等效方案。此外，其所有可能变型中的上述元件的任何组合涵盖于本发明内，除非这里另外指出或者除非上下文清楚地否认。

附图标记列表：

附图标记	描述
		100	光幕
102	第一光学单元
		104	第二光学单元
106	第一插入模块
		108	第二插入模块
110，310	第一光学模块(无控制器)
		210，410	仅具有接收器的光学模块
210’，410’	仅具有发射器的光学模块
		112	第二光学模块(带控制器)
114	辐射波束
		116	光电子部件
118	光发射元件
		120	光接收元件
122	控制元件
		124	通信总线
126	系统时钟
		128	数据输出

130	数据输入
		132	内部逻辑
134	放大器
		136	电源
138	发射器驱动器
		140	时钟
142	通信
		144	菊花链
145	寻址模式逻辑
		146	地址字段
148	内部上拉

Claims (20)

1.用于光幕的光学单元，所述光幕用于监控保护区域，所述光学单元(102，104)包括：

控制器单元，

借助通信总线(124)互连的多个光电子部件(116)，每个所述光电子部件(116)具有用于接收传送信号的传送输入端子和用于输出传送信号的传送输出端子，以及用于从所述控制单元接收控制信号的接收端子，

其中根据各个光电子部件相对于其他光电子部件的位置向每个所述光电子部件(116)分配各自的地址。

2.根据权利要求1所述的光学单元，其中所述光电子模块(116)通过至少一个串联互连彼此连接。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光学单元，其中所发射的光是具有介于约750nm和1500nm之间的波长的红外辐射，或者具有介于约400nm和750nm之间的波长的可见光。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学单元，其中每个光电子部件(116)包括控制元件(122)，所述控制元件(122)具有用于驱动所述至少一个光发射元件(118)以及用于处理由所述至少一个光接收元件(120)生成的信号的电子电路。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光学单元，其中每个所述光电子部件(116)包括至少一个光发射元件(118)和至少一个光接收元件(120)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的光学单元，其中每个光电子部件(116)包括永久的或易失性的存储装置，用于存储所分配的各自的地址。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光学单元，其中至少一个第一多个光电子部件(116)和至少一个第二多个光电子部件(116)被编组以形成所述光学单元内的至少两个光电子模块(110，112)。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的光学单元，进一步包括至少一个延迟元件，用于延迟在所述串联互连上传送的信号。

9.光幕，包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个第一光学单元和至少一个第二光学单元，其中提供光发射元件(118)和光接收元件(120)以通过相对的光发射元件和光接收元件之间形成的多个光垒形成光栅。

10.用于向经由通信总线(124)彼此连接的多个光电子部件中的每个分配各自的地址的方法，所述方法包括如下步骤：

在第一通信方向上从控制单元向所有光电子部件(116)广播请求；

在第二通信方向上从每个光电子部件(116)传送各自的响应；

根据各个光电子部件相对于其他光电子部件的位置向每个光电子部件(116)分配各自的地址。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一通信方向和所述第二通信方向彼此相对。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述光电子部件(116)通过至少一个串联互连彼此连接。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中在设置模式期间，各自的地址被分配并且永久地存储在每个光电子部件(116)中。

14.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中在设置模式期间，各自的地址被分配并且存储在每个光电子部件(116)中的易失性存储器中。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中每个光电子部件(116)具有存储在其中的唯一标识符，所述唯一标识符被读出并且与各个光电子部件(116)相对于其他光电子部件的位置相关，用于形成各自的地址。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在制造所述光电子部件期间或者当组成光电子部件的组时，存储所述唯一标识符。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其中所述控制单元能够操作，以将所分配的地址用作节点地址，经由所述总线随机地接入每个光电子部件。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，进一步包括如下步骤：计算并且存储每个光电子部件中的所分配的地址的反转值。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述控制单元使用各自的地址对每个光电子部件进行寻址，而所述光电子部件在与所述控制单元通信时使用它们的反转的地址值。

20.根据权利要求10至19中任一项所述的方法，其中距所述控制单元最远或最近的光电子部件具有最高的优先级。