CN108959142A - 总线通信方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种总线通信方法、装置和系统，总线通信系统包括一个主机和多个从机，该主机以主机对应的电平电压发送查询信号，并接收来自总线上的反馈信号，根据接收到的反馈信号的电平电压确定所述反馈信号来自于哪个从机。通过本发明实施例，由于主机对应的电平电压和从机对应的电平电压不同，主机根据来自总线上的反馈信号的电平电压即可确定该反馈信号来自于哪个从机，而无需在总线数据中添加从机地址，由此，提高了从机的响应速度。

Description

总线通信方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种总线通信方法、装置和系统。

背景技术

现有的总线通信方式是一种数字量的通信方式，在通信过程中，通信总线上的电平只有0和1两种状态。

以通信协议IO-Link为例，通信数据为0v和24v高低电平，分别代表逻辑“0”和逻辑“1”。另外，通信协议RS-485为差分总线，其中，A-B<-200mv表示逻辑“0”，A-B>+200mv表示逻辑“1”，A和B分别表示两根差分线的对地电压。

考虑到通信的可靠性，一般进行通信的设备间要符合双方约定的协议。因此，传输的信号要包含起始位、地址、数据、校验、停止，导致总线上的数据比较复杂，这对于只需要传输逻辑“0”和“1”的开关量传感器，显得有些多余。

另外，在总线通信系统中，主机和从机在通信中遵守双方约定的协议，从机具有二进制编码的地址信息，该二进制编码的地址信息也是通信数据的一部分，用于区分不同的从机。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

发明人发现，开关量传感器的响应时间越来越快，高速场合应用机种达到几十微秒级别，作为从机的传感器一旦连接入总线，其响应时间就会受到总线传输数据的限制。另一方面，总线数据以报文形式传输，从机的编码(标示符或是地址码)会占据一定的时间，所以传感器的响应速度受到了限制，从而导致高速应用场合的限制。此外，由于通信方式的限制，现有技术中检测端的传感器需要各自通过电缆连接主机，这不仅增加了布线的难度，且成本较高。

为了解决至少一个上述问题，本发明实施例提供了一种总线通信方法、装置和系统，以提高传感器的响应时间，提高传输效率并节省布线成本和组态时间。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种总线通信系统，包括主机和从机，其中，所述主机所使用的用于表示逻辑1的电平电压与所述从机所使用的用于表示逻辑1的电平电压不同，并且，不同的从机所使用的用于表示逻辑1的电平电压也不同。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种总线通信系统中的主机，所述系统还包含多个从机，其中，所述主机包括：

第一发送模块，其以所述主机对应的电平电压发送查询信号；

第一接收模块，其接收来自总线上的反馈信号，根据接收到的反馈信号的电平电压确定所述反馈信号来自于哪个从机。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种总线通信系统中的从机，所述系统还包括主机，其中，所述从机包括：

接收模块，其接收来自总线上的信号；

发送模块，其根据所述来自总线上的信号的电平电压，以所述从机对应的电平电压向所述主机发送信号。

根据本发明实施例的第四方面，提供了一种总线通信方法，应用于总线通信系统的主机，所述总线通信系统包括一个主机和多个从机，其中，所述方法包括：

所述主机以主机对应的电平电压发送查询信号；

所述主机接收来自总线上的反馈信号，根据接收到的反馈信号的电平电压确定所述反馈信号来自哪个从机。

根据本发明实施例的第五方面，提供了一种总线通信方法，应用于总线通信系统的从机，所述总线通信系统包括一个主机和多个从机，其中，所述方法包括：

所述从机接收来自总线上的信号；

所述从机根据所述来自总线上的信号的电平电压，以所述从机对应的电平电压向所述总机发送信号。

本发明的有益效果在于：根据本发明的实施例的方法、装置和系统，一方面，主机以位(bit)方式高速接收从机状态，这样一来，无需在数据中加入从机编码，主机根据电平电压直接获取从机状态，提高了作为从机的传感器的响应时间；另一方面，主机以字节(byte)的方式接收从机信息，由于不同的电平代表不同的从机，通过这种方式，以简单的报文传输提高了传输效率；再一方面，通过本发明实施例的通信方式，可以将检测端的传感器并线后连接主机，节省了电缆，从而节省了布线成本和组态时间。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在本发明实施例的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是实施例1的总线通信系统的示意图；

图2是不同的从机对应的表示逻辑1的电平的示意图；

图3是实施例2的主机的总线接口模块121的示意图；

图4是主机的发送模块301和从机的发送模块902的实现电路的示意图；

图5是实施例2的主机的接收模块302的比较模块30211的实现电路的示意图；

图6是实施例2的主机的接收模块302的抗干扰模块30212的实现电路的示意图；

图7是实施例2的主机的总线通信方法的一个示意图；

图8是实施例2的主机的总线通信方法的另一个示意图；

图9是实施例3的从机的总线接口模块131的示意图；

图10是实施例3的第一监控模块9011的实现电路的示意图；

图11是实施例3的第二监控模块9012的实现电路的示意图；

图12是实施例3的第三监控模块9013的实现电路的示意图；

图13是实施例3的从机的总线通信方法的示意图；

图14是主机通过轮询方式查询从机状态的时序示意图；

图15是主机通过点对点方式从从机获取相关信息的时序示意图；

图16是采用本发明实施例的总线通信方式的布线示意图；

图17是采用现有的总线通信方式的布线示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本发明实施例的前述以及其它特征将变得明显。在下面的说明和附图中，具体公开了本发明实施例的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明实施例的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明实施例不限于所描述的实施方式，相反，本发明实施例包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本发明实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

下面结合附图对本发明实施例的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本发明实施例的限制。

实施例1

本实施例提供了一种总线通信系统，该总线通信系统包括主机和从机。在一个实施方式中，其可以包括一个主机和多个从机，但本发明实施例并不以此作为限制，从机的数量取决于需求，主机可以为一个也可以为多个。为了方便说明，本发明实施例以该总线通信系统包括一个主机和多个从机为例。此外，在本发明实施例中，以开关量传感器作为从机为例，原因是，其数据量小、实时性高，并且响应速度快，但本发明实施例并不以此作为限制，开关、按钮等进行物联网连接的部件也可以作为本发明实施例的从机。

图1是该总线通信系统的示意图，以该总线通信系统包括一个主机和两个从机为例，如图1所示，该总线通信系统100包括：总线11、主机12和从机13。

在本实施例中，如图1所示，总线11为三线制，包括电源线(VCC)111、数据线(BUS)112和接地线(GND)113，并且该总线电平范围为0～30Vdc，也即最高电平电压为30v。

在本实施例中，与现有技术中通过两种电平分别表示逻辑“0”和逻辑“1”不同，本实施例提出了一种由不同电平构成的总线数据，其中，逻辑“0”用0电平来表示；逻辑“1”由不同的电平构成，也即，主机12所使用的用于表示逻辑“1”的电平电压与从机13所使用的用于表示逻辑“1”的电平电压不同，而不同的从机13所使用的用于表示逻辑“1”的电平电压也不同。例如，在0～30Vdc的范围内，选定一个电平值(如28v)供主机12使用，并选定一些电平值(如1～24v并以1v为分辨率设定的各种电平值)供不同的从机13使用，由此通过信号的电平值即可区分出不同的从机13，而不需要在总线数据中添加从机13的地址信息。

在本实施例中，以主机和从机对应的电平电压为一个电平值为例，但本实施例并不以此作为限制，在具体实施过程中，主机的电平电压以及从机的电平电压也可以从一个电压范围中进行选择。图2给出了一个示例，如图2所示，在该示例中，主机对应的电平电压为28v或者从28v±0.2v中选择的某个电平值，也即以±0.2v作为余裕度，同理，24个从机对应的电平电压为1v、…、12v、…、24v，或者从1v±0.2v、…、12v±0.2v、…、24v±0.2v中选择的某个电平值。这样的数据总线可以称为模拟数字混合总线，简称为A&D bus。

在本实施例中，如图1所示，主机12包括总线接口模块121、处理模块122、上位接口模块123、设定模块124、电源管理模块125等，该总线接口模块121包括接收模块和发送模块，发送模块用于以主机对应的电平电压发送查询信号，以通过轮询的方式检测各个从机的状态；或者，发送模块还可以以某个从机(待查询从机)对应的电平电压发送查询信号，以通过点对点的方式查询某个从机的状态或者获取某个从机的相关信息，例如模拟量信息、参数信息、校验信息等；接收模块用于从总线上接收信号，以获得从机的状态或者从机的相关信息。主机对应的电平电压或者主机发送信号所使用的电平电压可以通过设定模块124来设定，关于该总线接口模块121的具体实施方式将在下面的实施例中进行说明，关于该处理模块122、上位接口模块123、设定模块124、电源管理模块125的实施方式不在本发明实施例的讨论范围内。

在本实施例中，如图1所示，从机13与主机12类似，其包括总线接口模块131、处理模块132、设定模块133、电源管理模块134，还包括传感模块135，该总线接口模块131包括接收模块和发送模块，接收模块用于从总线上接收信号，并根据接收到的信号的电平电压和自身的电平电压，以及自身的状态通过发送模块向主机反馈相应的信息。例如，在接收到的信号的电平电压为主机对应的电平电压，并且自身状态为检知状态时，通过发送模块以自身对应的电平电压向主机发送自身的状态(反馈信号)；在接收到的信号的电平电压为主机对应的电平电压，但是自身状态不是检知状态时，即非检知状态时，不发送信号；在接收到的信号的电平电压为自身对应的电平电压，按照与主机的约定向主机反馈自身状态或者向主机反馈自身的相关信息，例如模拟量信息、参数信息、校验信息等。从机对应的电平电压或者从机发送信号所使用的电平电压可以通过设定模块133来设定，关于该总线接口模块131的具体实施方式将在下面的实施例中进行说明，关于该处理模块132、设定模块133、电源管理模块134以及传感模块135的实施方式不在本发明实施例的讨论范围内。

通过本实施例的总线通信系统，无需在数据中加入从机编码，主机根据接收到的信号的电平电压直接获取从机状态，提高了作为从机的传感器的响应时间。

在下面的实施例中，分别对主机和从机的系统组成、通信方式、以及各组成部分的实现电路分别进行说明。

实施例2

本实施例提供了一种总线通信系统中的主机，其中与实施例1相同的内容不再重复说明。

图3是本实施例的主机的总线接口模块121的示意图，如图3所示，该总线接口模块121包括发送模块301和接收模块302，该发送模块301包括第一发送模块3011，该接口模块302包括第一接口模块3021，该第一发送模块3011以主机对应的电平电压发送查询信号，该第一接收模块3021接收来自总线上的反馈信号，根据接收到的反馈信号的电平电压确定该反馈信号来自于哪个从机，进而快速地确定从机的状态。

在本实施例中，如前所述，主机所使用的电平电压与从机所使用的电平电压不同，而各从机所使用的电平电压也不同，由此，主机根据接收到的信号即可确定该信号来自于哪个从机，进而快速确定各从机的状态。

在本实施例中，可以为这多个从机设定优先级，按照从机的优先级从高到低的顺序，各从机所使用的电平电压也按照从高到低的顺序排列，由此，各个从机可以根据自己的优先级确定自己的信号发送时刻，避免了总线上数据的碰撞。

在一个实施方式中，如前所述，主机所使用的电平电压最高，不同的从机所使用的电平电压根据各个从机的优先级从高到低排列。

在一个实施方式中，如前所述，主机所使用的电平电压和各从机所使用的电平电压是一个固定的电平值或者是在该固定的电平值的基础上增加了余裕度的电压范围。

在本实施例中，如图3所示，该发送模块301还可以包括第二发送模块3012，该接收模块302还可以包括第二接收模块3022，该第二发送模块3012可以以待查询从机对应的电平电压发送查询信号，该第二接收模块3022可以接收该待查询主机根据该查询信号反馈的从机的状态或者从机相关信息。这里的从机相关信息例如为模拟量信息、参数信息、校验信息等。由此，主机可以通过这种方式一对一地获取从机的状态或者从机相关信息，以简单的报文传输，提高了传输效率。

在本实施例中，该发送模块301可以通过硬件实现，也可以通过由处理器执行的软件实现，或者通过两者的结合来实现。图4给出了通过硬件实现的发送模块301的一个例子，如图4所示，该发送模块301可以由升压电路401、电压跟随器A1、驱动电路U1、以及金属氧化物半导体(MOS，metal oxide semiconductor)管M1构成。

如图4所示，信号Vsn来自主机的处理模块的数模转换(D/A)端口，作为本实施例的发送模块的输入，经过升压电路401升至总线所需的电压，经过电压跟随器A1的驱动，连接到MOS管M1的源极(Source)。当内部数字信号的数字数据输出(Digital Data Output，DDO)经过驱动电路U1到达MOS管M1的栅极(Gate)后，MOS管M1的漏极(Drain)就输出了Vsn电平的信号，例如前述28v的信号，作为本实施例的发送模块的输出。

需要说明的是，图4的实现电路只是一个示例，本实施例对该发送模块301的具体实现方式不作限制，其也可以通过硬件实现，也可以通过由处理器执行的软件实现，或者通过两者结合的方式实现，只要能实现本实施例的发送模块301的功能，都包含于本申请的保护范围。

在本实施例中，上述第一接收模块3021可以包括一个比较模块30211，其可以将对应不同从机的比较电压与来自总线的查询信号的电平电压进行比较，以确定来自总线上的查询信号属于哪个从机，进而确定从机的状态。

在本实施例中，该比较模块30211可以通过硬件或者由处理器执行的软件或者两者的结合来实现，图5给出了通过硬件实现的比较模块的一个例子，如图5所示，该比较模块30211包括多个比较器群，由于主机需要接收所有从机通过不同的电平电压发送的信号，因此主机的比较器群应该涵盖所有从机的电平电压的判别，仍以图2所示的24路从机为例，该比较器群需要有25路窗口比较器，也即25个比较器群，其中的24路用来判断总线上的信号是属于哪路从机信号，另外一路判断本机信号是否正常。

图5中示出了两个比较器群501、502，每个比较器群包括两个比较器，如图5所示，Vd为主机内部的基准电压；Vi为来自总线上的信号的电平电压；V1H和V1L为从机1的窗口电平，也即从机1的比较电压的上限值和下限值，以图2为例，V1H和V1L可以分别为28.2v和27.8v，同理，V2H和V2L为从机2的窗口电平，也即从机2的比较电压的上限值和下限值，以图2为例，V2H和V2L可以分别为27.2v和26.8v，以此类推；R11、R12、R13、R21、R22、R23为分压电阻，用于为比较器提供窗口电压，两个数字数据输入(Digital Data Input，DDI)DDI1和DDI2分别为经过比较器群501、502鉴别后的信号，其可以连接到该主机的处理模块，例如CPU端口、串行移位寄存器等。

在本实施例中，考虑到实用性，该第一接收模块3021还可以包括抗干扰模块30212，例如具有抗干扰功能的光耦合模块，此外，该抗干扰模块还包含了补偿功能，用于对温度和光量衰减进行补偿，并将补偿后的信号提供给比较模块30211。在本实施例中，对于该抗干扰模块30212的实施方式不做限制，其可以通过硬件实现，也可以通过由处理器执行的软件或者两者的结合来实现。图6给出了通过硬件实现的抗干扰模块30212的一个例子，如图6所示，LED、PD1、PD2封装在一起作为一个器件。LED为电光转换器件，PD1、PD2为光电转换器件，其中，PD2为光量监控光电二极管，和运放A2、MOS管M2构成负反馈电路，对温度和光量衰减进行补偿。总线上电压通过RS电阻限流后流经LED，转换成光信号，由PD1接收后，通过I/V变换，转换成后级比较器群(比较模块3021)的输入电压。

通过本实施例的主机，根据接收到的信号的电平电压直接获取从机状态，无需在数据中加入从机的地址，提高了作为从机的传感器的响应时间。此外，通过点对点的方式获取从机的状态或者从机的信息，提高了数据传输效率。

本实施例还提供了一种应用于该主机的总线通信方法。

图7是该方法的一个实施方式的示意图，请参照图7，该方法包括：

步骤701：主机以主机对应的电平电压发送查询信号；

步骤702：所述主机接收来自总线上的反馈信号，根据接收到的反馈信号的电平电压确定所述反馈信号来自哪个从机。

在本实施例中，步骤701和步骤702可以通过前述第一发送模块3011和第一接收模块3021来实现，具体如前所述，此处不再赘述。

图8是该方法的另一个实施方式的示意图，请参照图8该方法包括：

步骤801：主机以待查询从机对应的电平电压发送查询信号；

步骤802：所述主机接收所述待查询从机根据所述查询信号反馈的从机状态或者从机相关信息。

在本实施例中，步骤801和步骤802可以通过前述第二发送模块3012和第二接收模块3022来实现，具体如前所述，此处不再赘述。

在本实施例中，图7和图8的方法可以分别实施，也可以一起实施，具体取决于主机的需求，例如当主机通过轮询的方式查询从机的状态时，可以执行步骤701-702，当主机通过点对点的方式查询某从机的状态或某从机的信息时，可以执行步骤703-704。

在本实施例中，关于该主机所使用的电平电压、该从机所使用的电平电压、该主机的实现方式，已经在前面做了说明，此处不再赘述。

通过本实施例的方法，主机根据接收到的信号的电平电压直接获取从机状态，无需在数据中加入从机的地址，提高了作为从机的传感器的响应时间。此外，主机通过点对点的方式获取从机的状态或者从机的信息，提高了数据传输效率。

实施例3

本实施例提供了一种总线通信系统中的从机，其中与实施例1相同的内容不再重复说明。

图9是本实施例的从机的总线接口模块131的示意图，如图9所示，该总线接口模块131包括接收模块901和发送模块902，该接收模块901用于接收来自总线上的信号，该发送模块902用于根据来自总线上的信号的电平电压，以从机对应的电平电压向主机发送信号。

在本实施例中，关于主机所使用的电平电压以及从机所使用的电平电压，已经在实施例1和实施例2中做了详细说明，其内容合并于此，不再赘述。

在一个实施方式中，如图9所示，该发送模块902可以包括第一发送模块9021，其在来自总线上的信号的电平电压为主机对应的电平电压时，如果本机处于检知物体状态，则按照本机的优先级确定信号发送时刻，在确定的信号发送时刻以本机对应的电平电压向主机发送反馈信号。

由此，由于不需要做数据中加入地址信息，仅通过发送电平区分了不同的分机，提高了分机的响应速度。

在另一个实施方式中，如图9所示，该发送模块902可以包括第二发送模块9022，其在来自总线上的信号的电平电压为本机对应的电平电压时，按照本机的优先级确定信号发送时刻，在确定的信号发送时刻以本机对应的电平电压向主机发送本机的状态或者本机的相关信息。

在本实施方式中，该从机可以向主机反馈1byte的脉冲，该1byte的脉冲可以是8为二进制数据，也可以其他位数的二进制数据，通过该二进制数据将本机的状态或者模拟量信息或者参数信息或者校验信息等反馈给主机，该二进制数据所代表的信息的含义可以与主机预先约定好。

由此，本机可以按照与主机的约定向主机反馈自身的状态或者自身的相关信息，提高了传输速率。

在本实施例中，该发送模块902同样可以通过图4所示的电路来实现，但本实施例并不以此作为限制，其也可以通过其他硬件或者由处理器执行的软件或者两者的结合来实现。以该发送模块902通过图4所示的电路来实现为例，如果某个从机通过设定模块被设定为最高优先级的1号从机，则由处理模块的D/A端口输出与该设定对应的模拟电压，经过升压电路401和驱动电路U1，输出1号从机对应的信号电压。

在本实施例中，如图9所示，该接收电路901可以包括第一监控模块9011、第二监控模块9022、以及第三监控模块9023，该第一监控模块9011用于监控本机发出的信号的电平，该第二监控模块9012用于监控来自主机的信号的电平；该第三监控模块9013用于监控总线状态。

在本实施例中，该第一监控模块9011、第二监控模块9022、以及第三监控模块9023可以通过硬件实现，也可以通过由处理器执行的软件实现，或者通过两者结合来实现，本实施例并不以此作为限制，此外，虽然在图9中示意了三个监控模块，但在具体实现过程中可以根据需要增加或减少监控模块。

下面以通过硬件实现该第一监控模块9011、第二监控模块9022、以及第三监控模块9023为例进行说明。

图10为第一监控模块9011的实现电路的示意图，如图10所示，该第一监控模块9011通过窗口比较器来实现，VDD为从机内部的基准电压，A&D Vi为模拟和数字输入电平，其为从总线上接收下来的信号的电平电压，Di1为数字输入电平，其为该第一监控模块9011的输出。本机信号监控电平为Vn，VnL和VnH为窗口电平的上下限，设定值和对应从机的关系如图2所示，窗口值VnH-VnL为0.4V，上下限的值可以在设定模块设定好从机编码后由相应的电路产生，具体发生电路不在本实施例中说明。

由此电路，可以确定总线上接收到的信号的电平电压是否是本机的电平电压，如果是，则可以在本机的信号发送时刻通过发送模块902(第一发送模块9021)向主机反馈自身的状态，或者根据与主机的约定通过发送模块902(第二发送模块9022)向主机反馈自身的相关信息，具体如前所述，此处不再赘述。

图11为第二监控模块9012的实现电路的示意图，如图11所示，该第二监控模块9012通过窗口比较器来实现，VDD为从机内部的基准电压，A&D Vi为模拟和数字输入电平，其为从总线上接收下来的信号的电平电压，Di2为数字输入电平，其为该第二监控模块9012的输出。主机信号监控电平为Vm，VmL和VmH为窗口电平上下限，该组电平可以在系统构成时固定下来，按照前面图2描述的，可以固定为27.8v和28.2v，专门用于监控主机的查询信号。Vm，VmL和VmH也可以根据协议约定为其他电平。

由此电路，可以确定总线上接收到的信号的电平电压是否是主机的电平电压，如果是，则可以在本机的信号发送时刻通过发送模块902(第一发送模块9021)向主机反馈自身的状态。

图12为第三监控模块9013的实现电路的示意图，如图12所示，该第三监控模块9013通过迟滞比较器来实现，VDD为从机内部的基准电压，A&D Vi为模拟和数字输入电平，其为从总线上接收下来的信号的电平电压，Di3为数字输入电平，其为该第三监控模块9013的输出，0.1v～0.3为迟滞比较器的基准电压，也可以设定成其他值。此外，Va为输入的电压，即总线上的电压，Va2为上门限电压，Va1为下门限电压。

由此电路，可以监控总线是否处于空闲状态。

在本实施例中，通过设定上述三组比较器，从机可以监控总线的状态、异常情况下可以关闭节点，同时为系统协议、软件时序、数据的可靠性提供基础的资源。

通过本实施例的从机，主机根据接收到的信号的电平电压直接获取从机状态，无需在数据中加入从机的地址，提高了作为从机的传感器的响应时间。此外，主机通过点对点的方式获取从机的状态或者从机的信息，提高了数据传输效率。

本实施例还提供了一种应用于该从机的总线通信方法。

图13是该方法的示意图，如图13所示，该方法包括：

步骤1301：从机接收来自总线上的信号；

步骤1302：所述从机根据所述来自总线上的信号的电平电压，以所述从机对应的电平电压向所述总机发送信号。

在步骤1301中，从机可以通过监控本机发出的信号的电平和来自主机的信号的电平，来确定来自总线上的信号的电平电压是主机的电平电压还是本机的电平电压。

在步骤1302中，如果来自总线上的信号的电平电压为主机所使用的电平电压，则该从机在处于检知物体状态时，按照该从机的优先级确定自己的信号发送时刻，并在确定的信号发送时刻以该从机对应的电平电压向主机发送反馈信号。

在步骤1302中，如果来自总线上的信号的电平电压为本机所使用的电平电压，则该从机按照该从机的优先级确定自己的信号发送时刻，并在确定的信号发送时刻以该从机对应的电平电压向所述主机发送该从机的状态或者该从机的相关信息。

在本实施例中，步骤1301和步骤1302可以通过前述接收模块901和发送模块902来实现，具体如前所述，此处不再赘述。

通过本实施例的方法，主机根据接收到的信号的电平电压直接获取从机状态，无需在数据中加入从机的地址，提高了作为从机的传感器的响应时间。此外，主机通过点对点的方式获取从机的状态或者从机的信息，提高了数据传输效率。

为了使本发明实施例的方法和系统更加清楚易懂，下面结合主机和从机的通信过程进行说明。

图14是主机通过周期查询方式查询从机状态的时序示意图，在图14中，以四个传感器作为从机为例，如图14所示，Ton为传感器检知时间；Tc为主机轮询周期，Tc＝(n+1)clock；Ton+Toff为传感器响应时间，Ton+Toff>2*Tc；Tc在主机进行设置，由连接在总线上从机数量决定，本例从机为4个，Tc设定为5*bus clock；Vm为主机发出的轮询信号，也称为查询信号，电平电压为28v；Vs1～Vs4为从机应答信号，也称为反馈信号，其电平由从机的设定模块设定。在本实施例中，仍以Vs1电压高，优先级最高为例，各传感器的优先级依次为传感器1(Vs1)>传感器2(Vs2)>传感器3(Vs3)>传感器4(Vs4)。

在图14的示例中，主机以28v电平发出Vm信号，所有的从机在同一时刻都收到了Vm信号，按照各自的优先级，传感器1即刻发出本机的状态信号。如果当前传感器1为检知物体状态，传感器1就发出Vs1信号；如果当前传感器2为非检知状态，就不发送信号，让总线空闲一个clock时间。接着传感器2在等待一个clock后，发出本机的状态信号。依次类推，传感器3在等待2个clock后，传感器4在等待3个clock后发出本机的状态信号。其中，各个传感器的信号发送时刻(也即所需要等到的clock的时间)是由各传感器的优先级决定的，此处不再赘述。

在图14的示例中，为保证数据的一致性，从机在接收到Vm后，将检知状态映射到输出寄存器中，在等待发送时，即便检知状态发生变更，也只输出接收到Vm那一时刻的状态。因此传感器的响应时间Ton+Toff>2Tc。

在图14的示例中，主机接收到不同电平电压的信号，这些信号由主机的比较器群(比较模块30211)判别后，输出到主机的信号处理单元(处理模块122)，还原各从机的状态。由此，通过时序和不同电平可以区分从机信号，提升了主机接收数据的速度和数据传输的可靠性。

此外，主机还可以通过点对点方式查询从机状态，在该实施方式中，主机发出的Vm电平和需要查询的从机的电平一致，以图14所示的例子为例，如果主机要查询传感器1的状态，则发出Vm的电平和发出Vs1的电平相同，信号发出后，所有的从机中，只有传感器1能够收到，因为从机中有一组检测自身电平信号的窗口比较器(如图10所示)可以检测该主机的查询。由此，通过点对点的方式，主机也可以查询从机的状态。

图15是主机通过点对点的方式获取从机的相关信息的时序图，如图15所示，主机发出和Vs1相同电平的查询信号Vms1，从机1响应该信号，以Vs1电平输出1byte的脉冲，1byte在图15中示意为8位的二进制数据，然而，图15中的8位二进制数据只是个例子，没有特定意义，实际应用中该二进制数据的二进制位数和数据结构并不局限于此。该二进制数据可以代表当前从机的模拟量信息或是参数信息以及一些校验信息，都可以在系统组态时候与主机进行约定。另一方面，主机也可以通过发出一串特定含义的二进制脉冲数据对从机进行参数设置，这些都不在本发明实施例的限定范围内。由此，主机可以进行从机参数读取和模拟信号的读取。

本发明实施例提供了一种既有时序又有电平变化的通信方法，通过本发明实施例提供的方法、装置和系统，一方面，主机可以以位(bit)方式高速接收从机状态，这样一来，无需在数据中加入从机编码，主机根据电平电压直接获取从机状态，提高了作为从机的传感器的响应时间；另一方面，主机可以以字节(byte)的方式接收从机信息，由于不同的电平代表不同的从机，通过这种方式，以简单的报文传输提高了传输效率；再一方面，通过本发明实施例的通信方式，可以将检测端的传感器并线后连接主机，如图16所示，由此相比于现有技术中检测端传感器需要各自通过电缆连接主机(如图17所示)的情况，本发明实施例的连接方式节省了电缆，从而节省了布线成本和组态时间。

本发明实施例以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明实施例涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明实施例还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

结合本发明实施例描述的方法/装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图3或图9中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合(例如，发送模块和接收模块等)，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图7、图8或图13所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。

软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在设备的存储器中，也可以存储在可插入设备的存储卡中。例如，若设备采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。

针对附图中描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，可以实现为用于执行本发明实施例所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。针对附图描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。

以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种总线通信系统中的主机，所述系统还包含多个从机，其中，所述主机包括：

第一发送模块，其以所述主机对应的电平电压发送查询信号；

第一接收模块，其接收来自总线上的反馈信号，根据接收到的反馈信号的电平电压确定所述反馈信号来自于哪个从机。

2.根据权利要求1所述的主机，其中，所述主机对应的电平电压与所述从机对应的电平电压不同，并且不同的从机对应的电平电压也不同；其中，不同的从机具有不同的优先级，并且，按照从机的优先级从高到低的顺序，不同的从机所对应的电平电压也按照从高到低的顺序排列。

3.根据权利要求1所述的主机，其中，所述主机对应的电平电压和所述多个从机对应的电平电压是在总线电平范围内预先设定的；其中，所述主机对应的电平电压最高，不同从机对应的电平电压根据各个从机的优先级从高到低排列。

4.根据权利要求1所述的主机，其中，所述主机还包括：

第二发送模块，其以待查询从机对应的电平电压发送查询信号；

第二接收模块，其接收所述待查询从机根据所述查询信号反馈的从机状态或者从机相关信息。

5.根据权利要求1所述的主机，其中，所述第一接收模块包括：

比较模块，其将对应不同从机的比较电压与来自总线的查询信号的电平电压进行比较，以确定来自总线上的查询信号属于哪个从机。

6.根据权利要求5所述的主机，其中，所述第一接收模块还包括：

抗干扰模块，其对来自总线上的查询信号的温度和光量衰减进行补偿，并将补偿后的信号提供给所述比较模块。

7.一种总线通信系统中的从机，所述系统还包括主机，其中，所述从机包括：

接收模块，其接收来自总线上的信号；

发送模块，其根据所述来自总线上的信号的电平电压，以所述从机对应的电平电压向所述主机发送信号。

8.根据权利要求7所述的从机，其中，所述发送模块包括：

第一发送模块，其在来自总线上的信号的电平电压为所述主机对应的电平电压时，如果所述从机处于检知物体状态，则按照所述从机的优先级确定信号发送时刻，在确定的信号发送时刻以所述从机对应的电平电压向所述主机发送反馈信号。

9.根据权利要求7所述的从机，其中，所述发送模块包括：

第二发送模块，其在来自总线上的信号的电平电压为所述从机对应的电平电压时，按照所述从机的优先级确定信号发送时刻，在确定的信号发送时刻以所述从机对应的电平电压向所述主机发送所述从机的状态或者所述从机的相关信息。

10.根据权利要求7所述的从机，其中，所述主机对应的电平电压与所述从机对应的电平电压不同，并且不同的从机对应的电平电压也不同；其中，不同的从机具有不同的优先级，并且，按照从机的优先级从高到低的顺序，不同的从机所对应的电平电压也按照从高到低的顺序排列。

11.根据权利要求7所述的从机，其中，所述主机对应的电平电压和所述多个从机对应的电平电压是在总线电平范围内预先设定的；其中，所述主机对应的电平电压最高，不同从机对应的电平电压根据各个从机的优先级从高到低排列。

12.根据权利要求7所述的从机，其中，所述接收模块包括：

第一监控模块，其监控本机发出的信号的电平；

第二监控模块，其监控来自主机的信号的电平；和/或

第三监控模块，其监控总线状态。

13.一种总线通信系统，包括主机和从机，其中，所述主机所使用的用于表示逻辑1的电平电压与所述从机所使用的用于表示逻辑1的电平电压不同，并且，不同的从机所使用的用于表示逻辑1的电平电压也不同；其中，所述主机为权利要求1-6任一项所述的主机，所述从机为权利要求7-12任一项所述的从机。

14.一种总线通信方法，应用于总线通信系统的主机，所述总线通信系统包括一个主机和多个从机，其中，所述方法包括：

所述主机以主机对应的电平电压发送查询信号；

所述主机接收来自总线上的反馈信号，根据接收到的反馈信号的电平电压确定所述反馈信号来自哪个从机。

15.一种总线通信方法，应用于总线通信系统的从机，所述总线通信系统包括一个主机和多个从机，其中，所述方法包括：

所述从机接收来自总线上的信号；

所述从机根据所述来自总线上的信号的电平电压，以所述从机对应的电平电压向所述总机发送信号。