CN106506725A - 主从式多机通信系统、主机、从机以及从机id分配方法 - Google Patents

主从式多机通信系统、主机、从机以及从机id分配方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了提供了主从式多机通信系统、主机、从机以及从机ID分配方法，以实现在不增加硬件成本的前提下，完成从机ID分配。该方法应用于所述主机时，包括：生成并发出第一广播命令，同时启动计时；依次记录接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk；为T1、T2、…、Tk中的每一个都分配一个唯一的编号；生成并发出第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号。

Description

主从式多机通信系统、主机、从机以及从机ID分配方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及主从式多机通信系统、主机、从机以及从机ID分配方法。
背景技术
主从式多机通信系统是由一台作管理用的上位主计算机(简称主机)和若干台直接参与控制检测的下位从计算机(简称从机)挂接在同一条总线上构成的通信网络，如图1所示。整个通信网络的通信数据发送权限由主机控制，从机只能被动地接收、执行主机发来的命令以及根据主机的要求回传数据。当主机对从机进行点对点通信时，需要事先获悉该从机的ID，实现通信地址匹配，所以在此之前，需要为每个从机分配一个唯一的ID。
常用的从机ID分配方法是使用拨码开关等硬件电路对各从机的ID进行分配，但由于需要额外增加硬件电路，导致硬件成本增加，且从机个数越多硬件电路设计越复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了主从式多机通信系统、主机、从机以及从机ID分配方法，以实现在不增加硬件成本的前提下，完成从机ID分配。
一种从机ID分配方法，应用于主从式多机通信系统中的主机，所述方法包括：
生成并发出第一广播命令，同时启动计时；
其中，所述第一广播命令用于控制所述主从式多机通信系统中的各从机参加总线竞争、启动计时、在本从机竞争到总线时关闭本从机的数据发送功能以及记录本从机竞争到总线的时间；各从机竞争到总线的时间分别为t1、t2、…、tk，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数；
依次记录接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk；
为T1、T2、…、Tk中的每一个都分配一个唯一的编号；
生成并发出第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；
其中，所述第二广播命令用于控制竞争到总线的时间为ti的从机将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，具体的，i＝1、2、…、k，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
其中，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
一种从机ID分配方法，应用于主从式多机通信系统中的从机，所述方法包括：
接收第一广播命令；
执行接收到的所述第一广播命令，具体包括：参加总线竞争、启动计时，并记录本从机竞争到总线的时间tj，1≤i≤k且i为整数，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数，t1、t2、…、tk为各从机竞争到总线的时间；
接收第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；其中，T1、T2、…、Tk为所述主从式多机通信系统中的主机从发出所述第一广播命令开始计时、到接收到不同从机回传的数据所用的时间；
执行接收到的所述第二广播命令，具体包括：将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
其中，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
一种用于主从式多机通信系统中的主机，包括处理器；
所述处理器，用于生成并发出第一广播命令，同时启动计时；依次记录接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk；为T1、T2、…、Tk中的每一个都分配一个唯一的编号；生成并发出第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；
其中，所述第一广播命令用于控制所述主从式多机通信系统中的各从机参加总线竞争、启动计时、在本从机竞争到总线时关闭本从机的数据发送功能以及记录本从机竞争到总线的时间；各从机竞争到总线的时间分别为t1、t2、…、tk，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数；
所述第二广播命令用于控制竞争到总线的时间为ti的从机将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，具体的，i＝1、2、…、k，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
其中，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
一种用于主从式多机通信系统中的从机，包括处理器；
所述处理器，用于接收并执行第一广播命令，以及接收并执行第二广播命令；
其中，所述处理器执行所述第一广播命令，具体包括：参加总线竞争、启动计时，并记录本从机竞争到总线的时间tj，1≤i≤k且i为整数，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数，t1、t2、…、tk为各从机竞争到总线的时间；
所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；其中，T1、T2、…、Tk为所述主从式多机通信系统中的主机从发出所述第一广播命令开始计时、到接收到不同从机回传的数据所用的时间；
所述处理器执行所述第二广播命令，具体包括：将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
其中，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
一种主从式多机通信系统，包括：如上述公开的任一种主机，以及若干台如上述公开的任一种从机。
从上述的技术方案可以看出，本发明通过统计各从机竞争到总线的时间t1、t2、…、tk以及主机接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk，得到集合A＝{t1、t2、…、tk}与集合B＝{T1、T2、…、Tk}，由于这两个集合的元素之间存在一一对应的关系，因此在主机为集合B的每个元素都分配唯一的编号后，各从机只要根据本从机竞争到总线的时间找到其在集合A中唯一对应的元素，就可以将该元素唯一的编号作为本从机唯一的ID。从而实现了在不增加硬件成本的前提下，完成各从机ID分配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术公开的一种主从式多机通信系统结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种应用于主机的从机ID分配方法流程图；
图3为本发明实施例公开的一种应用于从机的从机ID分配方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图2，本发明实施例公开了一种从机ID分配方法，应用于主从式多机通信系统中的主机，以实现在不增加硬件成本的前提下，完成从机ID分配，所述方法包括：
步骤S01：生成并发出第一广播命令，同时启动计时；
其中，所述第一广播命令用于控制所述主从式多机通信系统中的各从机参加总线竞争、启动计时、在本从机竞争到总线时关闭本从机的数据发送功能以及记录本从机竞争到总线的时间；为便于描述，定义各从机竞争到总线的时间分别为t1、t2、…、tk，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数。
一条总线上挂接有多台计算机时，总线仲裁机制允许总线上的任何一台计算机都有机会占用总线(即取得总线的控制权并向外发送数据)，但同一时刻只能有一台计算机竞争到总线的控制权并向外发送数据(即竞争到总线)。主从式多机通信系统为保证整个通信网络的数据发送权限由所述多台计算机中的主机控制，赋予主机的总线优先权高于所有从机，各从机的总线优先权相等。也就是说，当同一时刻有一台主机和若干台从机参加总线竞争时，必然是主机竞争到总线；而当同一时刻有若干台从机参加总线竞争、主机不参加总线竞争时，也总有一台从机将竞争到总线。
在主从式多机通信系统中，主机发给一个通信网络内若干或所有从机的控制命令，称为广播命令。本实施例在主从式多机通信系统启动后，由主机首先向k台从机发出第一广播命令，同时主机启动计时。
各从机接收到所述第一广播命令后进行相应动作，包括：参加总线竞争，同时启动本从机的计时(理论上，各从机的启动计时时刻比主机要晚ΔT，ΔT为主机开始发送所述第一广播命令到发送完成所用的时间，也即所述第一广播命令在总线上占用的时间)。
由前述总线仲裁机制可知，当各从机参加总线竞争、主机不参加总线竞争时，必然有一台从机竞争到总线，本实施例设定竞争到总线的从机还根据所述第一广播命令继续进行以下动作：记录下本从机竞争到总线的时间，同时关闭本从机的数据发送功能，至此本从机对所述第一广播命令执行完毕。关闭数据发送功能后的从机不具备继续参加总线竞争的能力，这样其余从机也能够陆续竞争到总线，从而依次执行完毕所述第一广播命令。
k台从机依次执行完毕所述第一广播命令后，所记录的自身竞争到总线的时间分别是t1、t2、…、tk(排序不分先后)，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数。
步骤S02：依次记录接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk(排序分先后)。
由于每台从机竞争到总线后向外发送的数据都能够被主机接收到，主机依次记录下接收到不同从机回传的数据的时间，分别是T1、T2、…、Tk。
把t1、t2、…、tk看作集合A中的各个元素，把T1、T2、…、Tk看作集合B中的各个元素，则这两个集合的元素之间存在一一对应的关系，具体体现在：理论上，任一台从机竞争到总线的时间与ΔT之和，等于主机接收到该从机回传的数据的时间。基于此，能够依据下述公式(1)在集合A中找到与集合B中的各个元素一一对应的元素Tj：
Tj-ΔT-ti＝0 (1)
式中，i＝1、2、…、k，1≤j≤k且j为整数。
考虑到实际应用时误差的影响，本实施例修正公式(1)为
|Tj-ΔT-ti|<ε (2)
式中，i＝1、2、…、k，1≤j≤k且j为整数，ε为允许误差。
但需要特别说明的是，ε的取值大小根据实际需要设置，但不得超过任一从机回传的数据在总线上的占用时间，下面举例说明原因：
由于各从机竞争到总线后向主机回传的数据长度是相等的，所以各从机回传的数据在总线上的占用时间是相等的，比如为0.3秒。假设系统中共有A、B、C三台从机，A从机在第1秒时竞争到总线，之后需要花0.3秒的时间向主机回传数据，则对于A从机来说，ti＝1秒、Tj＝1+ΔT秒；B、C从机是在第1.3秒时开始继续竞争总线，此时有一种可能是B从机在第1.3秒直接就竞争到了总线，则对于B从机来说，ti＝1.3秒、Tj＝1.3+ΔT秒。
当A从机根据公式(2)寻找与ti＝1秒相对应的Tj＝1+ΔT秒时，如果ε取值为β，β大于等于0.3，则A从机根据ti＝1秒、|Tj-ΔT-ti|<β确定的Tj的范围为1-β+ΔT≤Tj≤1+β+ΔT。很明显，Tj＝1+ΔT秒在该范围内，Tj＝1.3+ΔT秒也在该范围内，此时根本无法唯一确定得到Tj＝1+ΔT秒。
步骤S03：为T1、T2、…、Tk中的每一个都分配一个唯一的编号；
步骤S04：生成并发出第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；
其中，所述第二广播命令用于控制竞争到总线的时间为ti的从机将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，具体的，i＝1、2、…、k，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
由于各从机能够依据公式(2)在集合A中找到与本从机竞争到总线的时间唯一对应的元素，则基于主机为集合A中的各个元素分配的唯一的编号，各从机可以依据本从机竞争到总线的时间，在集合A中找到与其唯一对应的元素，进而找到该元素唯一的编号，作为本从机唯一的ID，从而实现了为各从机自动分配ID。
综上所述，本实施例通过统计各从机竞争到总线的时间t1、t2、…、tk以及主机接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk，得到集合A＝{t1、t2、…、tk}与集合B＝{T1、T2、…、Tk}，由于这两个集合的元素之间存在一一对应的关系，因此在主机为集合B的每个元素都分配唯一的编号后，各从机只要根据本从机竞争到总线的时间找到其在集合A中唯一对应的元素，就可以将该元素唯一的编号作为本从机唯一的ID。从而实现了在不增加硬件成本的前提下，完成各从机ID分配。
参见图3，基于同样的发明构思，本发明实施例还公开了一种从机ID分配方法，应用于主从式多机通信系统中的从机，所述方法包括：
步骤S01：接收第一广播命令；
步骤S02：执行接收到的所述第一广播命令，具体包括：参加总线竞争、启动计时，并记录本从机竞争到总线的时间tj，1≤i≤k且i为整数，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数，t1、t2、…、tk为各从机竞争到总线的时间；
步骤S03：接收第二广播命令；
其中，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；T1、T2、…、Tk为所述主从式多机通信系统中的主机从发出所述第一广播命令开始计时、到接收到不同从机回传的数据所用的时间；
步骤S04：执行接收到的所述第二广播命令，具体包括：将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
其中，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
本发明实施例还公开了一种用于主从式多机通信系统中的主机。
该主机的处理器，用于生成并发出第一广播命令，同时启动计时；依次记录接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk；为T1、T2、…、Tk中的每一个都分配一个唯一的编号；生成并发出第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；
其中，所述第一广播命令用于控制所述主从式多机通信系统中的各从机参加总线竞争、启动计时、在本从机竞争到总线时关闭本从机的数据发送功能以及记录本从机竞争到总线的时间；各从机竞争到总线的时间分别为t1、t2、…、tk，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数；
所述第二广播命令用于控制竞争到总线的时间为ti的从机将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，具体的，i＝1、2、…、k，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
其中，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
本发明实施例还公开了一种用于主从式多机通信系统中的从机。
该从机的处理器，用于接收并执行第一广播命令，以及接收并执行第二广播命令；
其中，所述处理器执行所述第一广播命令，具体包括：参加总线竞争、启动计时，并记录本从机竞争到总线的时间tj，1≤i≤k且i为整数，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数，t1、t2、…、tk为各从机竞争到总线的时间；
所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；其中，T1、T2、…、Tk为所述主从式多机通信系统中的主机从发出所述第一广播命令开始计时、到接收到不同从机回传的数据所用的时间；
所述处理器执行所述第二广播命令，具体包括：将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
其中，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
本发明实施例还公开了一种主从式多机通信系统，包括：如上述公开的任一种主机，以及若干台如上述公开的任一种从机。
综上所述，本发明通过统计各从机竞争到总线的时间t1、t2、…、tk以及主机接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk，得到集合A＝{t1、t2、…、tk}与集合B＝{T1、T2、…、Tk}，由于这两个集合的元素之间存在一一对应的关系，因此在主机为集合B的每个元素都分配唯一的编号后，各从机只要根据本从机竞争到总线的时间找到其在集合A中唯一对应的元素，就可以将该元素唯一的编号作为本从机唯一的ID。从而实现了在不增加硬件成本的前提下，完成各从机ID分配。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的主机、从机而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种从机ID分配方法，其特征在于，应用于主从式多机通信系统中的主机，所述方法包括：
生成并发出第一广播命令，同时启动计时；
其中，所述第一广播命令用于控制所述主从式多机通信系统中的各从机参加总线竞争、启动计时、在本从机竞争到总线时关闭本从机的数据发送功能以及记录本从机竞争到总线的时间；各从机竞争到总线的时间分别为t1、t2、…、tk，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数；
依次记录接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk；
为T1、T2、…、Tk中的每一个都分配一个唯一的编号；
生成并发出第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；
其中，所述第二广播命令用于控制竞争到总线的时间为ti的从机将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，具体的，i＝1、2、…、k，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
3.一种从机ID分配方法，其特征在于，应用于主从式多机通信系统中的从机，所述方法包括：
接收第一广播命令；
执行接收到的所述第一广播命令，具体包括：参加总线竞争、启动计时，并记录本从机竞争到总线的时间tj，1≤i≤k且i为整数，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数，t1、t2、…、tk为各从机竞争到总线的时间；
接收第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；其中，T1、T2、…、Tk为所述主从式多机通信系统中的主机从发出所述第一广播命令开始计时、到接收到不同从机回传的数据所用的时间；
执行接收到的所述第二广播命令，具体包括：将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
5.一种用于主从式多机通信系统中的主机，其特征在于，包括处理器；
所述处理器，用于生成并发出第一广播命令，同时启动计时；依次记录接收到不同从机回传的数据的时间T1、T2、…、Tk；为T1、T2、…、Tk中的每一个都分配一个唯一的编号；生成并发出第二广播命令，所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；
其中，所述第一广播命令用于控制所述主从式多机通信系统中的各从机参加总线竞争、启动计时、在本从机竞争到总线时关闭本从机的数据发送功能以及记录本从机竞争到总线的时间；各从机竞争到总线的时间分别为t1、t2、…、tk，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数；
所述第二广播命令用于控制竞争到总线的时间为ti的从机将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，具体的，i＝1、2、…、k，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
6.根据权利要求5所述的主机，其特征在于，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
7.一种用于主从式多机通信系统中的从机，其特征在于，包括处理器；
所述处理器，用于接收并执行第一广播命令，以及接收并执行第二广播命令；
其中，所述处理器执行所述第一广播命令，具体包括：参加总线竞争、启动计时，并记录本从机竞争到总线的时间tj，1≤i≤k且i为整数，k为所述主从式多机通信系统中从机的总个数，t1、t2、…、tk为各从机竞争到总线的时间；
所述第二广播命令携带有T1、T2、…、Tk以及与T1、T2、…、Tk中的每一个唯一对应的编号；其中，T1、T2、…、Tk为所述主从式多机通信系统中的主机从发出所述第一广播命令开始计时、到接收到不同从机回传的数据所用的时间；
所述处理器执行所述第二广播命令，具体包括：将与Tj唯一对应的编号设置为本从机唯一的ID，1≤j≤k且j为整数，|Tj-ΔT-ti|<ε，ε为允许误差，ΔT为所述第一广播命令在总线上占用的时间。
8.根据权利要求7所述的从机，其特征在于，ε不大于任一从机回传的数据在总线上的占用时间。
9.一种主从式多机通信系统，其特征在于，包括：如权利要求5或6所述的主机，以及若干台如权利要求7或8所述的从机。
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