CN104951421A - 一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法及装置，属于通信设备技术领域。本发明中设计了一条串联排序控制线，通过检测排序线的工作状态来控制排序的进程，排序过程中不影响主机与设备之间的正常通信，并设计了反馈测量电路，使设备在排序的同时，能诊断排序电路是否工作正常；增加了排序控制电路故障识别处理程序，能够识别故障的类型和首次出现排序故障的设备位置；在排序的控制过程中，同时完成设备类型、工作状态信息的采集。本发明提供的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法及装置，能够快速地、可靠地对总线上的设备进行编号，具有广泛的实用价值。

Description

一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法及装置

技术领域

本发明属于通信设备技术领域，涉及一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法及装置。

背景技术

在控制系统中，通常多台设备挂在同一条总线上来实现相互之间的通信。

系统工作时，可以采用广播方式发送信息，这种方式下总线上的所有设备都能接收到数据。但设备间需要一对一通信的时候，就需要知道需要通信设备的编号，采用定向发送的方式，在特定的两个设备间进行相互通信。因此，在总线通信的方式下，每个设备都需要一个ID编号。

当前对设备的ID编号主要有这样一些方式：

设备厂商在生产设备时，对出厂的设备进行统一的编号，保证出厂后的各设备的ID号都是唯一不重复的。如计算机网卡的MAC地址，就是采用这种模式。采用这种方式进行系统通信的时候，MAC地址往往比较广，控制系统需要一个复杂的时序来统计识别目前挂接在总线上各设备的MAC地址具体值，以便于使用过程中的单机通信。

由用户在现场对接入总线的设备设定地址。用户需要保证同一个通信网络上的设备ID是不重复的。每接入一台新设备或更换一个旧设备，用户都需要设定该设备的ID并保证与总线上其他设备的ID不重复。现有的对设备的进行编号的方法较为复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法及装置，能够快速地对串行总线通信设备的进行自动排序。

本发明的目的之一是提供一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，本发明的目的之二是提供一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别装置。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)初始化排序开关；将主机以及所有被控设备的排序开关设置为同一初始化状态；设置排序时间；

步骤2)启动排序过程；主机改变其排序开关的状态，使之与初始化状态相反；并发送启动排序指令至与之相连的被控设备；

步骤3)被控设备收到排序指令，通过排序检测模块检查上一级设备的排序开关状态，与主机相连的被控设备检查主机的排序开关状态；若上一级的排序开关状态与初始化状态相反，设置自身的设备ID编号为上一级设备ID加1；并改变自身排序开关的状态，使之与初始化状态相反；发送排序指令响应；

步骤4)重复步骤3)直至最一个设备发出排序指令响应后，没有设备响应指令；当排序超时，排序过程结束，主机根据排序过程中各设备发出的设备ID、设备类型及设备排序开关的状态完成设备的统计与识别。

进一步，所述方法还包括故障诊断；在排序过程启动前进行故障诊断；所述故障诊断的具体步骤如下：a)主机在总线上发送故障诊断命令，控制所有被控设备的排序开关，让其全部吸合或者断开；b)被控设备收到故障诊断命令后，控制自身排序开关；并通过自身反馈检测电路检查排序开关是否可靠吸合或者可靠断开；c)主机发完故障诊断命令，延时一段时间，待被控设备诊断结束后，发送故障查询命令；所述故障查询命令分两次发送，分别查询不能可靠闭合和不能可靠断开故障；d)被控设备收到故障查询命令后，如果自身的排序开关不能可靠闭合或不能可靠断开，就会向总线发送相应的故障诊断响应信息。

进一步，故障诊断结果包括以下几种：若主机没有收到被控设备发送的故障诊断响应，则表示没有被控设备的排序开关出现故障；若主机收到了一条正确的故障诊断响应，表示有一个被控设备出现相应的故障；若主机收到了故障诊断响应，但数据格式不正确，表示在通信总线上出现了通信竞争，有多个被控设备在发送故障诊断响应，即有多个被控设备出现了故障。

进一步，所述步骤1)初始化排序开关，设置排序开关的初始化状态；若故障诊断出的故障既有不能可靠闭合故障，也有不能可靠断开故障，则排序不能正常启动，需要故障排除后才能启动排序；若诊断结果只有一种类型的故障，则主机设置主机自身以及所有被控设备的排序开关的初始化状态为故障相同的状态；若没有故障，主机可以任意设置吸合或断开状态作为主机自身以及所有被控设备排序开关的初始化状态。

进一步，所述排序指令包括设备ID编号，设备的类型，排序开关的反馈检测状态，所述反馈检测状态包括正常和故障。

进一步，所述步骤3)被控设备收到排序指令后，需要满足以下条件才发送排序指令响应：(1)上一级的排序开关状态与初始化状态相反；(2)被控自身还未发送排序指令响应；(3)被控自身的排序开关没有故障。

进一步，排序过程中，所述被控设备检测到自身的排序开关有故障时，将该故障信息置于发出的排序指令中，下一级设备或主机收到排序开关有故障的排序指令时，停止排序过程。

本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：

一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别装置，该装置包括主机、被控设备组成，所述主机与被控设备通过串行总线连接，且上下级设备通过排序线连接。

进一步，所述主机包括MCU模块、反馈检测模块、排序开关；所述被控设备包括MCU模块、排序检测模块、反馈检测模块、排序开关；所述反馈检测模块用于检测排序开关是否可靠闭合或者可靠断开，并将检测结果反馈给MCU模块；所述排序检测模块用于检测上一级设备的排序进程是否结束，将检测结果反馈给MCU模块；所述MCU模块用于接收来自总线的控制信息，通过总线向主机发送相应信息。

进一步，所述反馈检测模块和排序检测模块采用电压检测方式或电流检测方式；

所述电压检测方式是通过检测被控设备的两个输出端之间是否存在电压差，进而判断自身排序开关是否可靠闭合或者断开；所述电流检测方式是通过检测被控设备的两个输出端之间是否有电流流过，进而判断自身排序开关是否可靠闭合或者断开。

本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法及装置，设计了一条串联排序控制线，通过检测排序线的工作状态而不是串行总线通信状态来控制排序的进程；通信总线一直连通，在排序过程和排序控制有故障时，都能使总线设备接收和响应通信信息；设计了反馈测量电路，使设备在排序的同时，能诊断排序电路是否工作正常；增加了排序控制电路故障识别处理程序，能够识别故障的类型和首次出现排序故障的设备位置；在排序的控制过程中，同时完成设备类型、工作状态信息的采集。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明所述装置的示意图；

图2为电压检测方式的示意图；

图3为电流检测方式的示意图；

图4为本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提供的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别装置，如图1所示，该装置包括主机、被控设备组成，所述主机与被控设备通过串行总线连接，且上下级设备通过排序线连接。

主机包括MCU模块、反馈检测模块、排序开关。被控设备包括MCU模块、排序检测模块、反馈检测模块、排序开关。

反馈检测模块用于检测排序开关K_i(i＝1,2,…n)是否可靠闭合或者可靠断开，并将检测结果反馈给MCU模块；排序检测模块用于检测上一级设备的排序进程是否结束，将检测结果反馈给MCU模块；MCU模块用于接收来自总线的控制信息，通过总线向主机发送相应信息。

反馈检测模块和排序检测模块采用电压检测方式或电流检测方式。

如图2所示，电压检测方式是通过检测被控设备的两个输出端之间是否存在电压差，进而判断自身排序开关是否可靠闭合或者断开；电流检测方式是通过检测被控设备的两个输出端之间是否有电流流过，进而判断自身排序开关是否可靠闭合或者断开。

电压检测方式中被测设备的反馈检测模块与下一级设备的排序检测模块的触发支路并联，然后再与自身排序开关K_i串联。电流检测方式中被测设备的反馈检测模块的触发支路依次与下一级被测设备的排序检测模块的触发支路、自身排序开关K_i串联，然后再与自身反馈检测模块的检测支路并联。

无论是电压检测方式还是电流检测方式，其检测器件都可以是电压型器件(如电压互感器、电压比较器等)，也可以是电流型器件(如电流互感器、光电隔离器等)。

实施例中，光电隔离器作为反馈检测电路的检测器件，当排序开关K_i的状态发生变化时，检测的光电隔离器中发光二极管的电流会发生变化，导致光电隔离的三极管输出变化，将该检测信号与开关的控制信号进行对比，即可判断开关是否正确动作。

本发明提供的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，如图4所示，在进行排序前，可对排序电路进行故障诊断，排序电路故障分为控制开关不能可靠闭合或者不能可靠断开。

包括以下步骤：

a)主机在总线上发送故障诊断命令，控制所有被控设备的排序开关，让其全部吸合或者断开；

b)被控设备收到故障诊断命令后，控制自身排序开关；并通过自身反馈检测电路检查排序开关是否可靠吸合或者可靠断开；

c)主机发完故障诊断命令，延时一段时间，待被控设备诊断结束后，发送故障查询命令；所述故障查询命令分两次发送，分别查询不能可靠闭合和不能可靠断开故障；

d)被控设备收到故障查询命令后，如果自身的排序开关不能可靠闭合或不能可靠断开，就会向总线发送相应的故障诊断响应信息。

当主机发出故障诊断命令后，会有三种结果：

a若主机没有收到被控设备发送的故障诊断响应，则表示没有被控设备的排序开关出现故障；

b若主机收到了一条正确的故障诊断响应，表示有一个被控设备出现相应的故障；

c若主机收到了故障诊断响应，但数据格式不正确，表示在通信总线上出现了通信竞争，有多个被控设备在发送故障诊断响应，即有多个被控设备出现了故障。

串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，具体包括以下步骤：

步骤1)初始化排序开关；将主机以及所有被控设备的排序开关设置为同一初始化状态；设置排序时间；

A若诊断出的故障既有不能可靠闭合故障，也有不能可靠断开故障，则排序不能启动，需要故障排除后才能排序。

B若只有一种类型的故障，则主机要求主机自身以及所有被控设备的排序开关的初始化状态为故障相同的状态，例如若有不能可靠断开故障，则所有的被控设备的开关都初始化为吸合状态。

C若没有故障，主机可以任选吸合或断开状态作为主机自身以及所有被控设备的排序初始化时的开关状态。

步骤2)启动排序过程；主机改变其排序开关的状态，使之与初始化状态相反。若初始化状态为吸合状态，则启动时，设置为断开；若初始化状态为断开，则启动时，设置为吸合。

发送启动排序指令至与之相连的被控设备；所述启动排序指令中主机的设备ID编号为n；

排序指令包含3部分信息：

A设备ID编号

B设备的类型

C排序开关的反馈检测状态(正常或有故障)

步骤3)被控设备收到排序指令，通过排序检测模块检查上一级设备的排序开关状态，与主机相连的被控设备检查主机的排序开关状态；若上一级的排序开关状态与初始化状态相反，设置自身的设备ID编号为上一级设备ID加1；并改变自身排序开关的状态，使之与初始化状态相反；发送排序指令响应。

被控设备满足以下条件时，才发送排序指令响应；

(1)上一级的排序开关状态与初始化状态相反；

(2)被控自身还未发送排序指令响应；

(3)被控自身的排序开关没有故障。

三个条件同时满足后才能发送排序指令响应。若被控设备满足条件，则需要先将自己的输出开关状态改变。在初始化的时候要求的是吸合，这时候的排序开关就应先断开，然后将接收到的设备ID加1作为自己的设备ID，再向主机发送一条包含了自身ID、设备类型和排序开关反馈状态的排序指令响应。

与主机相连的第1个被控设备满足排序应答条件，则将n+1作为自己的设备ID，断开自己的输出开关状态(初始化状态为闭合)，把包含自己ID(即n+1)、设备类型与开关状态的排序指令发到总线上。

第2个被控设备的检测到第1个被控设备的排序开关状态改变了，第2个被控设备会响应排序指令，同时，把总线上收到的设备ID加1作为自己的设备ID(第1个设备发出的排序指令中，设备ID为n+1，故第2个设备会将n+2作为自己的设备ID)。第2个设备断开自己的输出开关状态(初始化状态为闭合)，把包含自己ID(即n+2)、设备类型与开关状态的排序指令发到总线上。

步骤4)重复步骤3)直至最一个设备发出排序指令响应后，没有设备响应指令；当排序超时，排序过程结束，主机根据排序过程中各设备发出的设备ID、设备类型及设备排序开关的状态完成设备的统计与识别。

若在排序过程中，当前响应设备发现自己的排序有故障，则会将该故障信息置于发出的排序指令响应中，下一级设备或主机收到有输出开关有故障的排序指令时，就不会进行后续的排序过程，从而也知道了排序最后一个响应的设备是出现故障的设备，从而对排序故障进行了定位。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1)初始化排序开关；将主机以及所有被控设备的排序开关设置为同一初始化状态；并设置排序时间；

步骤2)启动排序过程；主机改变其排序开关的状态，使之与初始化状态相反；并发送启动排序指令至与之相连的被控设备；

步骤3)被控设备收到排序指令，通过排序检测模块检查上一级设备的排序开关状态，与主机相连的被控设备检查主机的排序开关状态；若上一级的排序开关状态与初始化状态相反，则设置自身的设备ID编号为上一级设备ID加1；并改变设备自身排序开关的状态，使之与初始化状态相反；发送排序指令响应；

步骤4)重复步骤3)直至最一个设备发出排序指令响应；当排序超时，排序过程结束，主机根据排序过程中各设备发出的设备ID、设备类型及设备排序开关的状态完成设备的统计与识别。

2.根据权利要求1所述的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，其特征在于：所述方法还包括故障诊断；在排序过程启动前进行故障诊断；所述故障诊断的具体步骤如下：a)主机在总线上发送故障诊断命令，控制所有被控设备的排序开关，让其全部吸合或者断开；b)被控设备收到故障诊断命令后，控制自身排序开关；并通过自身反馈检测电路检查排序开关是否可靠吸合或者可靠断开；c)主机发完故障诊断命令，待被控设备诊断结束后，发送故障查询命令；所述故障查询命令分两次发送，分别查询不能可靠闭合和不能可靠断开故障；d)被控设备收到故障查询命令后，如果自身的排序开关不能可靠闭合或不能可靠断开，就会向总线发送相应的故障诊断响应信息。

3.根据权利要求2所述的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，其特征在于：故障诊断结果包括以下几种：若主机没有收到被控设备发送的故障诊断响应，则表示没有被控设备的排序开关出现故障；若主机收到了一条正确的故障诊断响应，表示有一个被控设备出现相应的故障；若主机收到了故障诊断响应，但数据格式不正确，表示在通信总线上出现了通信竞争，有多个被控设备在发送故障诊断响应，即有多个被控设备出现了故障。

4.根据权利要求1所述的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，其特征在于：所述步骤1)初始化排序开关，设置排序开关的初始化状态；若故障诊断出的故障既有不能可靠闭合故障，也有不能可靠断开故障，则排序不能正常启动，需要故障排除后才能启动排序；若诊断结果只有一种类型的故障，则主机设置主机自身以及所有被控设备的排序开关的初始化状态为故障相同的状态；若没有故障，主机可以任意设置吸合或断开状态作为主机自身以及所有被控设备排序开关的初始化状态。

5.根据权利要求1所述的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，其特征在于：所述排序指令包括设备ID编号，设备的类型，排序开关的反馈检测状态，所述反馈检测状态包括正常和故障。

6.根据权利要求1所述的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，其特征在于：所述步骤3)被控设备收到排序指令后，需要满足以下条件才发送排序指令响应：(1)上一级的排序开关状态与初始化状态相反；(2)被控自身还未发送排序指令响应；(3)被控自身的排序开关没有故障。

7.根据权利要求6所述的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别方法，其特征在于：排序过程中，所述被控设备检测到自身的排序开关有故障时，将该故障信息置于发出的排序指令中，下一级设备或主机收到排序开关有故障的排序指令时，停止排序过程。

8.一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别装置，其特征在于：该装置包括主机、被控设备组成，所述主机与被控设备通过串行总线连接，且上下级设备通过排序线连接。

9.根据权利要求8所述的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别装置，其特征在于：所述主机包括MCU模块、反馈检测模块、排序开关；所述被控设备包括MCU模块、排序检测模块、反馈检测模块、排序开关；所述反馈检测模块用于检测排序开关是否可靠闭合或者可靠断开，并将检测结果反馈给MCU模块；所述排序检测模块用于检测上一级设备的排序进程是否结束，将检测结果反馈给MCU模块；所述MCU模块用于接收来自总线的控制信息，通过总线向主机发送相应信息。

10.根据权利要求8所述的一种串行总线通信设备的自动编号与类型识别装置，其特征在于：所述反馈检测模块和排序检测模块采用电压检测方式或电流检测方式；

所述电压检测方式是通过检测被控设备的两个输出端之间是否存在电压差，进而判断自身排序开关是否可靠闭合或者断开；所述电流检测方式是通过检测被控设备的两个输出端之间是否有电流流过，进而判断自身排序开关是否可靠闭合或者断开。