CN111665762A - 一种门控驱动的通讯级联电路及通讯级联方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种门控驱动的通讯级联电路及通讯级联方法，主板控制器和多路门电机驱动器，主板控制器和第一路门电机驱动器之间具有三根通讯连接线，其中主板控制器的通讯数据总线与第一路门电机驱动器的通讯数据总线电连接，主板控制器的IO数据线与第一路门电机驱动器的IO数据线电连接，主板控制器的信号地线与第一路门电机驱动器的信号地线电连接；多个门电机驱动器之间依次采用级联的电连接结构，IO数据线依次级联用于修改各驱动器的ID地址使能信号的信号输入输出IO线。可更好解决主机和多门驱动器设备之间的通讯问题，可降低产品更新及系列化的硬件研发周期与研发成本，降低产品更新及系列化的系统复杂性及维护成本。

Description

一种门控驱动的通讯级联电路及通讯级联方法

技术领域

本发明涉及一种自动感应门的通道闸门，尤其是涉及一种使用在自动感应门的通道闸门上实现主板控制器进行发送命令和接收门电机驱动器状态回复通讯方式的门控驱动的通讯级联电路及通讯级联方法。

背景技术

现有使用在自动感应门的通道闸门上的门控驱动器在设计时，大多采用数字IO口用于接收命令和回复状态，而这只能针对当前产品实现相关门控驱动功能。若再在后期需要改型以及增加功能时，则需要增加更多的IO口用于收发数据（如起停，刹车，正反转，转速信号,位置信号等）,由此引发需要产生的硬件研发周期也随之增加以及研发成本的跟随增加，不利于快捷有效实现产品的系列化。同时由于新增加的门驱动器设备也会相应增加控制导线，由此带来增加系统的复杂性及维护成本。

发明内容

本发明为解决现有使用在自动感应门的通道闸门上的门控驱动器存在着在后期需要改型以及增加功能时，需要增加更多的IO口用于收发数据，硬件研发周期长，研发成本高，不利于快捷有效实现产品更新及系列化，系统复杂性大及维护成本高等现状而提供的一种可更好解决主机和多门驱动器设备之间的通讯问题，可降低产品更新及系列化的硬件研发周期与研发成本，降低产品更新及系列化的系统复杂性及维护成本的门控驱动的通讯级联电路及通讯级联方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种门控驱动的通讯级联电路，包括主板控制器，其特征在于：还包括多路门电机驱动器，主板控制器和第一路门电机驱动器之间具有三根通讯连接线，其中主板控制器的通讯数据总线与第一路门电机驱动器的通讯数据总线电连接，主板控制器的IO数据线与第一路门电机驱动器的IO数据线电连接，主板控制器的信号地线与第一路门电机驱动器的信号地线电连接；多个门电机驱动器之间依次采用级联的电连接结构，也即第一路门电机驱动器的通讯数据总线依次级联第二门电机驱动器的通讯数据总线直到级联至第n路门电机驱动器的通讯数据总线，第一路门电机驱动器的IO数据线依次级联第二门电机驱动器的IO数据线直到级联至第n路门电机驱动器的IO数据线，IO数据线用于依次级联修改各驱动器的ID地址；第一路门电机驱动器的信号地线依次级联第二门电机驱动器的信号地线直到级联至第n路门电机驱动器的信号地线，其中n为自然数。通过多路门电机驱动器之间的内部互联与外部级联，有效使得只需要使用一路门电机驱动器与主板控制器之间进行通讯连接便可简单有效实现一个主板控制器驱动控制多门驱动器设备之间的通讯问题，布线简洁有序，可更好解决主机和多门驱动器设备之间的通讯问题，可降低产品更新及系列化的硬件研发周期与研发成本，降低产品更新及系列化的系统复杂性及维护成本。

作为优选，所述的每路门电机驱动器中包含至少两组级联端口，每组级联端口均具有用于依次级联的通讯数据总线、IO数据线和信号地线这三个级联端子，每路门电机驱动器中的级联端口内部进行通讯数据总线和信号地线的内部对应互联，也即每路门电机驱动器中的级联端口内部的通讯数据总线互相连接，信号地线互相连接。提高各路门电机驱动器之间的外部级联通讯有效性，以及每路门电机驱动器内部互联通讯传输可靠有效性。

作为优选，所述的每路门电机驱动器中包含两组级联端口，每组级联端口均具有用于依次级联的通讯数据总线、IO数据线和信号地线这三个级联端子，每路门电机驱动器中的级联端口内部依次进行通讯数据总线和信号地线的内部互联，也即每路门电机驱动器中的级联端口内部的通讯数据总线互相连接，信号地线互相连接；其中第一组级联端口的IO数据线为门电机驱动器信号输入线端子，第一组级联端口的IO数据线的门电机驱动器信号输入线端子与主板控制器的主板控制信号输出线端子电连接；第二组级联端口的IO数据线为主板控制信号输出线端子，第二组级联端口的IO数据线的主板控制信号输出线端子与下一级门电机驱动器中的第一组级联端口的IO数据线的门电机驱动器信号输入线端子级联，如此类推逐级进行级联；门电机驱动器信号输入线端子和主板控制信号输出线端子共同构成用于修改驱动器的ID地址使能信号的信号输入输出IO线。提高各路门电机驱动器之间的外部级联通讯有效性，以及每路门电机驱动器内部互联通讯传输可靠有效性。

作为优选，所述的主板控制器所使用的主控芯片采用型号为 MCP2003的独立式LIN收发器芯片，芯片采用12V电源供电，用于完成通讯数据总线和串口数据的数据转化功能。提高主板控制器与多路门电机驱动器之间的级联驱动控制通讯简单有效性。

作为优选，所述的独立式LIN收发器芯片对通讯数据总线上的数据转化成接收数据通过芯片的RXD功能引脚传输连接进第一路门电机驱动器的MCU.Din功能引脚。提高主板控制器与多路门电机驱动器之间的级联驱动控制通讯简单有效性。

本发明的另一个发明目的在于提供一种门控驱动的通讯级联方法，其特征在于：权利要求1～5之一所述的每路门电机驱动器内部的通讯数据总线互相连接，信号地线互相连接，用于实现门电机驱动器之间的级联，以替代主板控制器再接一组级联线到另一路门电机驱动器上，减少走线长度，各路门电机驱动器之间依次通过门电机驱动器信号输入线端子和主板控制信号输出线端子进行级联；当第一路门电机驱动器的ID地址修改完成后，主板控制信号输出线端子输出高电平，使能第二路门电机驱动器的ID地址修改，依次类推进行直至第n路门电机驱动器的ID地址修改，n为自然数；只有在上一路门电机驱动器的ID地址修改后，才允许进行下一路门电机驱动器的ID地址修改；权利要求1～5之一所述的包括同步起始段、起始段、主从ID段、数据段和校验段这五部分总线数据帧，同步起始段、起始段和主从ID段构成总线数据帧的帧头部分；在通讯数据总线上，在无数据的时候静态值默认为高电平，当主板控制器准备向第一路门电机驱动器发送数据时，先发送同步起始段，起始段用于数据的同步，然后再发送主从ID段，同步起始段、起始段和主从ID段最后分别均以电平上跳沿为结束当前数据帧段。通过多路门电机驱动器之间的内部互联与外部级联，有效使得只需要使用一路门电机驱动器与主板控制器之间进行通讯连接便可简单有效实现一个主板控制器驱动控制多门驱动器设备之间的通讯问题，可更好解决主机和多门驱动器设备之间的通讯问题，可降低产品更新及系列化的硬件研发周期与研发成本，降低产品更新及系列化的系统复杂性及维护成本，布线简洁有序。只有在上一路门电机驱动器的ID地址修改后，才允许进行下一路门电机驱动器的ID地址修改，有效确保对各路门电机驱动的有序级联稳定可靠有效性。

作为优选，所述的数据段由1个字节的ID字段+1个字节的命令字段+8个字节的内容段这3个部分组成；其中ID字段代表的从机驱动器的ID地址，默认值为0xFF，级联电路上电后，主板控制器的第一条命令是修改第一路门机驱动器的ID地址，ID地址修改成功之后再进行数据通讯命令的传输；命令字段从0x00到0xFF为止，一共可以有64条命令，类似于电机启动命令与电机停止命令；内容字段总共8个字节，用于传输修改确定电机运行参数，当实际内容小于8个字节的时候，剩余的所有字节用0x00补齐，以保证所有不同命令的数据长度一致。提高对各路门电机驱动的有序级联稳定可靠确保有效性，提高修改驱动扩展简单有效性。

作为优选，所述的校验段总共一个字节，用于计算数据段内容的准确性，校验的方法为将数据段的8个字节做带进位的二进制加法，并将所得的最终数据和逐位取反，以该结果作为要发送的校验和。提高计算校验准确性。

作为优选，所述的校验段中，接收方根据校验和类型，对接收数据作相同的带进位二进制加法，最终的和不取反，并将该和与接收到的校验和作加法，如果结果为 0xFF，则校验和无误。提高计算校验准确性。

作为优选，所述的主板控制器通过通讯数据总线设置第一路门电机驱动器的占空比为80%，命令数据帧为：0x00 0x55 0x80 0x01 0x42 0x50 0x00 0x00 0x00 0x00 0x000x4C，其中0x00 0x55为帧头，0x80为带校验的主机ID，0x01为从机驱动器的ID，0x42即代表设置驱动器的占空比，0x50即80%，连续5个0x00为补齐数据帧长度，0x4C为数据段的校验码。提高主板控制器对各路门电机驱动器的门控驱动修改精准有序稳定有效性，提高修改驱动扩展简单有效性。

作为优选，所述的帧头部分中所有数据的字节顺序采用为低位bit0在前，高位bit7在后。提高修改驱动扩展简单有效性。

本发明的有益效果是：通过多路门电机驱动器之间的内部互联与外部级联，有效使得只需要使用一路门电机驱动器与主板控制器之间进行通讯连接便可简单有效实现一个主板控制器驱动控制多门驱动器设备之间的通讯问题，可更好解决主机和多门驱动器设备之间的通讯问题，布线简洁有序，可降低产品更新及系列化的硬件研发周期与研发成本，降低产品更新及系列化的系统复杂性及维护成本。一种门控级联的通讯方式只需要4个IO口解决上述问题。在增加驱动器设备（最大不超过63个）的同时，有效达到不需要增加主控主板上的IO口。本发明专利通过一种门控级联的通讯方式，解决主机和多门驱动器设备之间的通讯问题，包括门电机驱动器接收命令和回复驱动器和电机的状态(针对驱动器端)。本发明专利涉及自动感应门，通道闸门技术领域，尤其是涉及主板控制多台门电机驱动器时，主板进行发送命令和接收门电机驱动器状态回复的通讯方式。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1是本发明门控驱动的通讯级联电路的电路结构示意图。

图2是本发明门控驱动的通讯级联方法中的总线数据帧的帧头部分结构示意图。

图3是本发明门控驱动的通讯级联方法帧头部分中所有数据的字节顺序结构示意图。

图4是发明门控驱动的通讯级联电路的主板控制器硬件电路结构示意图。

具体实施方式

实施例1

图1、图 4所示的实施例中，一种门控驱动的通讯级联电路，包括主板控制器01和多路门电机驱动器，主板控制器01和第一路门电机驱动器10之间具有三根通讯连接线，其中主板控制器01的通讯数据总线Dbus与第一路门电机驱动器的通讯数据总线Dbus电连接，主板控制器的IO数据线与第一路门电机驱动器的IO数据线电连接，主板控制器的信号地线GND与第一路门电机驱动器的信号地线GND电连接；多个门电机驱动器之间依次采用级联的电连接结构，也即第一路门电机驱动器的通讯数据总线依次级联第二门电机驱动器20的通讯数据总线、第三门电机驱动器30直到级联至第n路门电机驱动器n0的通讯数据总线，第一路门电机驱动器的IO数据线依次级联第二门电机驱动器的IO数据线直到级联至第n路门电机驱动器的IO数据线，IO数据线（即信号输入输出IO线）用于依次级联修改各驱动器的ID地址使能信号；第一路门电机驱动器的信号地线依次级联第二门电机驱动器的信号地线直到级联至第n路门电机驱动器的信号地线，其中n为自然数。信号地线GND用于参考电平使用。

每路门电机驱动器中包含至少两组级联端口，每组级联端口均具有用于依次级联的通讯数据总线Dbus、IO数据线和信号地线GND这三个级联端子，每路门电机驱动器中的级联端口内部进行通讯数据总线和信号地线的内部对应互联，也即每路门电机驱动器中的级联端口内部的通讯数据总线互相连接，信号地线互相连接。

更进一步的，每路门电机驱动器中包含两组级联端口，每组级联端口均具有用于依次级联的通讯数据总线Dbus、IO数据线和信号地线GND这三个级联端子，每路门电机驱动器中的级联端口内部依次进行通讯数据总线和信号地线的内部互联，也即每路门电机驱动器中的级联端口内部的通讯数据总线Dbus互相连接，信号地线GND互相连接；其中第一组级联端口的IO数据线为门电机驱动器信号输入线端子Din，第一组级联端口的IO数据线的门电机驱动器信号输入线端子Din与主板控制器的主板控制信号输出线端子Dout电连接，第二组级联端口的IO数据线为主板控制信号输出线端子Dout，第二组级联端口的IO数据线的主板控制信号输出线端子Dout与下一级门电机驱动器中的第一组级联端口的IO数据线的门电机驱动器信号输入线端子Din级联，如此类推逐级进行级联；门电机驱动器信号输入线端子和主板控制信号输出线端子共同构成用于修改驱动器的ID地址使能信号的信号输入输出IO线。主板控制器所使用的主控芯片采用型号为 MCP2003的独立式LIN收发器芯片U1（见图4），芯片采用12V电源供电，用于完成通讯数据总线和串口数据的数据转化功能。独立式LIN收发器芯片对通讯数据总线上的数据转化成接收数据通过芯片的RXD功能引脚传输连接进第一路门电机驱动器的MCU.Din功能引脚(见J1端子第2引脚)。

实施例2

图1、图 2、图 3、图 4所示的实施例中，一种门控驱动的通讯级联方法，实施例1所述的每路门电机驱动器内部的通讯数据总线Dbus互相连接，信号地线GND互相连接，用于实现门电机驱动器之间的级联，以替代主板控制器再接一组级联线到另一路门电机驱动器上，减少走线长度，各路门电机驱动器之间依次通过门电机驱动器信号输入线端子Din和主板控制信号输出线端子Dout进行级联；当第一路门电机驱动器的ID地址修改完成后，主板控制信号输出线端子输出高电平，使能第二路门电机驱动器的ID地址修改，依次类推进行直至第n路门电机驱动器的ID地址修改，n为自然数；只有在上一路门电机驱动器的ID地址修改后，才允许进行下一路门电机驱动器的ID地址修改；实施例1所述的包括同步起始段、起始段、主从ID段、数据段和校验段这五部分总线数据帧，同步起始段、起始段和主从ID段构成总线数据帧的帧头部分（见图2）；在通讯数据总线上，在无数据的时候静态值默认为高电平，当主板控制器准备向第一路门电机驱动器发送数据时，先发送同步起始段，起始段用于数据的同步，然后再发送主从ID段，同步起始段、起始段和主从ID段最后分别均以电平上跳沿为结束当前数据帧段，同步起始段、起始段和主从ID段最后分别跟随的Ts为结束字符。同步起始段要求数据长度大于10bits，内容为0x00。起始段内容为0x55（二进制代码为01010101），用于数据的同步。主从ID段，分成两部分bit0～5共6位数据一共有3F共64个ID数据，协议默认主板的ID为0x00，从机的ID从0x01～0x3F。故从机驱动器理论上能达到64个。Bit6～7两位用于ID的校验，bit6= ID0^ID1^ID2^ID4；bit7=!(ID0^ID2^ID3^ID5)。数据段由1个字节的ID字段+1个字节的命令字段+8个字节的内容段这3个部分组成；其中ID字段代表的从机门电机驱动器的ID地址，默认值为0xFF，级联电路上电后，主板控制器的第一条命令是修改第一路门机驱动器的ID地址，ID地址修改成功之后再进行数据通讯命令的传输；命令字段从0x00到0xFF为止，一共可以有64条命令，类似于电机启动命令，电机停止命令，给定驱动器占空比输出命令等；内容字段总共8个字节，类似于电机的1个字节的占空比数字（00～100），两个字节的PID的P的数值（0～1000），电机旋转的目标位置（0～65535），用于传输修改确定电机运行参数，当实际内容小于8个字节的时候，剩余的所有字节用0x00补齐，以保证所有不同命令的数据长度一致，方便软件处理。校验段总共一个字节，用于计算数据段内容的准确性，校验的方法为将数据段的8个字节做带进位的二进制加法（当每个结果大于0xFF时，就减去0xFE），并将所得的最终数据和逐位取反，以该结果作为要发送的校验和。校验段中，接收方根据校验和类型，对接收数据作相同的带进位二进制加法，最终的和不取反，并将该和与接收到的校验和作加法，如果结果为 0xFF，则校验和无误。主板控制器通过通讯数据总线设置第一路门电机驱动器的占空比为80%，命令数据帧为：0x00 0x55 0x800x01 0x42 0x50 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x4C，其中0x00 0x55为帧头，0x80为带校验的主机ID，0x01为从机驱动器的ID，0x42即代表设置驱动器的占空比，0x50即80%，连续5个0x00为补齐数据帧长度，0x4C为数据段的校验码。帧头部分中所有数据的字节顺序采用为低位bit0在前，高位bit7在后（见图3）。

在本发明位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种门控驱动的通讯级联电路，包括主板控制器，其特征在于：还包括多路门电机驱动器，主板控制器和第一路门电机驱动器之间具有三根通讯连接线，其中主板控制器的通讯数据总线与第一路门电机驱动器的通讯数据总线电连接，主板控制器的IO数据线与第一路门电机驱动器的IO数据线电连接，主板控制器的信号地线与第一路门电机驱动器的信号地线电连接；多个门电机驱动器之间依次采用级联的电连接结构，也即第一路门电机驱动器的通讯数据总线依次级联第二门电机驱动器的通讯数据总线直到级联至第n路门电机驱动器的通讯数据总线，第一路门电机驱动器的IO数据线依次级联第二门电机驱动器的IO数据线直到级联至第n路门电机驱动器的IO数据线，IO数据线用于依次级联修改各驱动器的ID地址；第一路门电机驱动器的信号地线依次级联第二门电机驱动器的信号地线直到级联至第n路门电机驱动器的信号地线，其中n为自然数。

2.按照权利要求1所述的门控驱动的通讯级联电路，其特征在于：所述的每路门电机驱动器中包含至少两组级联端口，每组级联端口均具有用于依次级联的通讯数据总线、IO数据线和信号地线这三个级联端子，每路门电机驱动器中的级联端口内部进行通讯数据总线和信号地线的内部对应互联，也即每路门电机驱动器中的级联端口内部的通讯数据总线互相连接，信号地线互相连接。

3.按照权利要求1所述的门控驱动的通讯级联电路，其特征在于：所述的每路门电机驱动器中包含两组级联端口，每组级联端口均具有用于依次级联的通讯数据总线、IO数据线和信号地线这三个级联端子，每路门电机驱动器中的级联端口内部依次进行通讯数据总线和信号地线的内部互联，也即每路门电机驱动器中的级联端口内部的通讯数据总线互相连接，信号地线互相连接；其中第一组级联端口的IO数据线为门电机驱动器信号输入线端子，第一组级联端口的IO数据线的门电机驱动器信号输入线端子与主板控制器的主板控制信号输出线端子电连接；第二组级联端口的IO数据线为主板控制信号输出线端子，第二组级联端口的IO数据线的主板控制信号输出线端子与下一级门电机驱动器中的第一组级联端口的IO数据线的门电机驱动器信号输入线端子级联，如此类推逐级进行级联；门电机驱动器信号输入线端子和主板控制信号输出线端子共同构成用于修改驱动器的ID地址使能信号的信号输入输出IO线。

4. 按照权利要求1所述的门控驱动的通讯级联电路，其特征在于：所述的主板控制器所使用的主控芯片采用型号为 MCP2003的独立式LIN收发器芯片，芯片采用12V电源供电，用于完成通讯数据总线和串口数据的数据转化功能。

5.按照权利要求4所述的门控驱动的通讯级联电路，其特征在于：所述的独立式LIN收发器芯片对通讯数据总线上的数据转化成接收数据通过芯片的RXD功能引脚传输连接进第一路门电机驱动器的MCU.Din功能引脚。

6.一种门控驱动的通讯级联方法，其特征在于：权利要求1～5之一所述的每路门电机驱动器内部的通讯数据总线互相连接，信号地线互相连接，用于实现门电机驱动器之间的级联，以替代主板控制器再接一组级联线到另一路门电机驱动器上，减少走线长度，各路门电机驱动器之间依次通过门电机驱动器信号输入线端子和主板控制信号输出线端子进行级联；当第一路门电机驱动器的ID地址修改完成后，主板控制信号输出线端子输出高电平，使能第二路门电机驱动器的ID地址修改，依次类推进行直至第n路门电机驱动器的ID地址修改，n为自然数；只有在上一路门电机驱动器的ID地址修改后，才允许进行下一路门电机驱动器的ID地址修改；权利要求1～5之一所述的包括同步起始段、起始段、主从ID段、数据段和校验段这五部分总线数据帧，同步起始段、起始段和主从ID段构成总线数据帧的帧头部分；在通讯数据总线上，在无数据的时候静态值默认为高电平，当主板控制器准备向第一路门电机驱动器发送数据时，先发送同步起始段，起始段用于数据的同步，然后再发送主从ID段，同步起始段、起始段和主从ID段最后分别均以电平上跳沿为结束当前数据帧段。

7.按照权利要求6所述的门控驱动的通讯级联方法，其特征在于：所述的数据段由1个字节的ID字段+1个字节的命令字段+8个字节的内容段这3个部分组成；其中ID字段代表的从机驱动器的ID地址，默认值为0xFF，级联电路上电后，主板控制器的第一条命令是修改第一路门机驱动器的ID地址，ID地址修改成功之后再进行数据通讯命令的传输；命令字段从0x00到0xFF为止，一共可以有64条命令，类似于电机启动命令与电机停止命令；内容字段总共8个字节，用于传输修改确定电机运行参数，当实际内容小于8个字节的时候，剩余的所有字节用0x00补齐，以保证所有不同命令的数据长度一致。

8.按照权利要求6所述的门控驱动的通讯级联方法，其特征在于：所述的校验段总共一个字节，用于计算数据段内容的准确性，校验的方法为将数据段的8个字节做带进位的二进制加法，并将所得的最终数据和逐位取反，以该结果作为要发送的校验和。

9. 按照权利要求6或7所述的门控驱动的通讯级联方法，其特征在于：所述的校验段中，接收方根据校验和类型，对接收数据作相同的带进位二进制加法，最终的和不取反，并将该和与接收到的校验和作加法，如果结果为 0xFF，则校验和无误。

10. 按照权利要求6所述的门控驱动的通讯级联方法，其特征在于：所述的主板控制器通过通讯数据总线设置第一路门电机驱动器的占空比为80%，命令数据帧为：0x00 0x550x80 0x01 0x42 0x50 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x4C，其中0x00 0x55为帧头，0x80为带校验的主机ID，0x01为从机驱动器的ID，0x42即代表设置驱动器的占空比，0x50即80%，连续5个0x00为补齐数据帧长度，0x4C为数据段的校验码。

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