CN112532759B - 总线节点标识符的自动配置方法以及总线网络系统 - Google Patents

总线节点标识符的自动配置方法以及总线网络系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种总线节点标识符的自动配置方法以及总线网络系统，所述方法包括：在接收到前一个节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压；根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符。本申请通过得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定从机节点的标识符；节点标识符的配置完全自适应，不需要额外处理，在应用中灵活性较强，有利于后期产品的维护工作；从机节点的配置一样，便于批量化应用，减少了维护成本。

Description

总线节点标识符的自动配置方法以及总线网络系统
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种总线节点标识符的自动配置方法以及总线网络系统。
背景技术
工业现场总线是工业现代化的重要组成部分，其实现设备间的安全、高效互联通信，广泛应用于工业控制自动化、汽车制造、智能家庭及小区管理等领域。在总线通信中，要实现多节点的通信，需要每个设备都有自己特殊的标识符，在工业领域定义为节点号。比如CAN总线通信与RS-485通信，两者都是具有节点间数据通信实时性强、抗干扰能力强、结构简单、成本低、输出距离远等特点，两者都是差分总线，是一种主从总线，总线上的设备同时只能存在一个主机，其他设备作为从机，但是有一个前提条件是总线网络中的每个节点需要有固定的ID号，该节点作为通信的唯一标识符，决定了通信的可靠性。
常用的总线节点ID的配置方法通常有两种，一种是软件配置，另外一种是硬件配置。
软件配置方法通过修改软件的方式实现。具体地，通过PC或者移动终端将节点ID配置到节点存储器中固化，只需要更改软件就可以实现节点ID配置，不需要硬件电路的配合处理，在节点数量少的时候比较方便，但是如果节点数量很多，配置一次节点ID号就需要将所有的软件全部升级一遍，工作量急剧增加。
硬件配置方法，通过搭建合适的硬件电路实现。一般实现方式为拨码开关或者上下拉电阻方法，通过控制IO实现，一个IO可以区分两个节点，根据需要的节点数量选择合适的IO数量，例如16个节点，其中24＝16，因此需要4位IO才能区分16个节点地址。随着节点数量的增加，占用的IO会更多，相应的硬件成本也会增加，该方案优点是设计简单，但是要针对实际的节点需求提前做好规划，预留足够的IO用作ID判断；同时该方案还会占用比较多的IO，拨码开关的可靠性也会影响节点ID的判断。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种总线节点标识符的自动配置方法以及总线网络系统，以解决现有节点配置方法存在的地址分配不合理、冲突的问题。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供的一种总线节点标识符的自动配置方法，该方法用于若干从机节点中的任意一个从机节点，其中若干从机节点和主机节点构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构；所述方法包括：
在接收到前一个节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压；
根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符。
根据本申请的另一个方面，提供的一种总线节点标识符的自动配置方法，该方法用于主机节点，主机节点和若干从机节点构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构；所述方法包括：
向若干从机节点中的一个从机节点输出电压或者电流源信号，以使得所述一个从机节点对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到所述一个从机节点的节点电压；根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定所述一个从机节点的标识符。
根据本申请的另一个方面，提供的一种总线网络，包括主机节点和若干从机节点，主机节点和若干从机节点构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构；
所述主机节点，被配置为向若干从机节点中的一个从机节点输出电压或者电流源信号；
所述若干从机节点中的任意一个从机节点，被配置为在接收到前一个节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压；根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符。
本申请实施例提供的总线节点标识符的自动配置方法以及总线网络系统，通过得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定从机节点的标识符；节点标识符的配置完全自适应，不需要额外处理，在应用中灵活性较强，有利于后期产品的维护工作；从机节点的配置一样，便于批量化应用，减少了维护成本。
附图说明
图1为本申请实施例提供的总线网络系统示意图；
图2为本申请实施例提供的总线节点标识符的信号处理电路框图；
图3为本申请实施例提供的总线节点标识符的信号处理电路框图中电压处理电路示意图；
图4为本申请实施例提供的总线节点标识符的信号处理电路框图中另一电流源信号处理电路示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
实施例一
图1为本申请实施例提供的总线网络系统示意图。
总线网络包括主机节点和若干从机节点(图中的从机节点1-从机节点N)，主机节点和若干从机节点可以构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构。
所述主机节点，被配置为向若干从机节点中的一个从机节点输出电压或者电流源信号；
所述若干从机节点中的任意一个从机节点，被配置为在接收到前一个节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压；根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符。
进一步地，所述任意一个从机节点还被配置为，将得到的节点电压输出给后一个节点；或者，将所述电流源信号输出给后一个节点。
进一步地，所述主机节点和所述若干从机节点构成环形拓扑结构；
所述主机节点还被配置为，在接收到环形拓扑结构中尾端的从机节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对接收到的电压或者电流源信号不作处理。
在一示例中，所述若干从机节点中的任意一个从机节点包括用于对所述电压进行处理的电压处理电路；所述电压处理电路包括分压电路和电压跟随器；
所述分压电路用于对所述电压进行分压；
所述电压跟随器用于对分压后的电压进行跟随处理，以得到该任意一个从机节点的节点电压。
实施例二
在本实施例中，所述若干从机节点中的任意一个从机节点包括用于对所述电流源信号进行处理的电流源信号处理电路；所述电流源信号处理电路包括采样电阻和电压跟随器；
所述采样电阻的一端用于接收前一个节点输出的电流源信号，另一端与所述电压跟随器连接；
所述电压跟随器用于对所述采样电阻的电压进行跟随处理。
为了便于说明，以下以输入信号为电压，结合图2-图3进行说明：
如图2所示，首先其中一个节点接收到前一个节点传输的电压，经过电压处理电路的处理之后得到一模拟电压，该模拟电压分别传输给后一个节点和信号转换电路，由信号转换电路将该模拟电压转换为数字电压，然后控制电路根据数字电压确定标识符。
如图3所示的一种电压处理电路，输入电压VIN进入节点后经过电阻R1，R2分压，然后通过由运算放大器构成的电压跟随器做跟随处理，输入与输出的电压关系如以下公式：
Figure BDA0002753704100000051
其中n代表节点序号，Vo％代表第n个节点电压，Vo％-1代表第n-1个节点电压。
以VIN＝5V为例，如果选择R1＝1KΩ，R2＝10KΩ，则：
Figure BDA0002753704100000052
Figure BDA0002753704100000053
Figure BDA0002753704100000054
信号转换电路将该模拟电压转换为数字电压，然后控制电路根据数字电压确定标识符。
具体地，预先建立标识符与节点电压的对应关系表并存储到存储单元，如下表格所示：
Figure BDA0002753704100000055
控制电路将信号转换电路转换的数字电压与表格中的数字电压对比，如果误差在一定范围内，则表格中对应的节点ID为该节点的标识符。
如果菊花链形拓扑结构的首尾连接在一起，则构成环形拓扑结构的总线网络。在这种情况下，主机节点需要做特殊处理，主机节点收到的来自最后一个节点的物理量信号不再往下个节点传输，在该节点做终止处理。
实施例三
在本实施例中，图2-图3的电压型电路可以采用电流源的方式实现。如图4所示，首先设置一个恒流源，每一个节点都存在一个采样电阻R1，则每一个节点的压降都是R1×Iref，第N个节点的电压对应为N×R1×Iref，可以根据此电压范围建立标识符与节点电压的对应关系表，通过电压值唯一确定节点ID号，且该节点ID号可以提前配置，不会因节点数量的变化而变化。
基于图1-图4，本申请实施例还提供一种总线节点标识符的自动配置方法，该方法用于若干从机节点中的任意一个从机节点，其中若干从机节点和主机节点构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构；所述方法包括：
在接收到前一个节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压；
根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符。
进一步地，所述根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符，包括：
将得到的节点电压与所述对应关系表中的节点电压进行比较；
若得到的节点电压与所述对应关系表中的节点电压的差值在预设范围之内，则所述对应关系表中的节点电压对应的标识符为该任意一个从机节点的标识符。
进一步地，所述对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压，之后还包括：
将得到的节点电压输出给后一个节点；或者，将所述电流源信号输出给后一个节点。
基于图1-图4，本申请实施例还提供一种总线节点标识符的自动配置方法，该方法用于主机节点，主机节点和若干从机节点构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构；所述方法包括：
向若干从机节点中的一个从机节点输出电压或者电流源信号，以使得所述一个从机节点对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到所述一个从机节点的节点电压；根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定所述一个从机节点的标识符。
进一步地，所述方法还包括：
在主机节点和若干从机节点构成环形拓扑结构、且在接收到环形拓扑结构中尾端的从机节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对接收到的电压或者电流源信号不作处理。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (9)

1.一种总线节点标识符的自动配置方法，该方法用于若干从机节点中的任意一个从机节点，其中若干从机节点和主机节点构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构；其特征在于，所述方法包括：
在接收到前一个节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压；
根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符；
所述根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符，包括：
将得到的节点电压与所述对应关系表中的节点电压进行比较；
若得到的节点电压与所述对应关系表中的节点电压的差值在预设范围之内，则所述对应关系表中的节点电压对应的标识符为该任意一个从机节点的标识符。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压，之后还包括：
将得到的节点电压输出给后一个节点；或者，将所述电流源信号输出给后一个节点。
3.一种总线节点标识符的自动配置方法，该方法用于主机节点，主机节点和若干从机节点构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构；其特征在于，所述方法包括：
向若干从机节点中的一个从机节点输出电压或者电流源信号，以使得所述一个从机节点对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到所述一个从机节点的节点电压；根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定所述一个从机节点的标识符；
所述根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符，包括：
将得到的节点电压与所述对应关系表中的节点电压进行比较；
若得到的节点电压与所述对应关系表中的节点电压的差值在预设范围之内，则所述对应关系表中的节点电压对应的标识符为该任意一个从机节点的标识符。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在主机节点和若干从机节点构成环形拓扑结构、且在接收到环形拓扑结构中尾端的从机节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对接收到的电压或者电流源信号不作处理。
5.一种总线网络系统，包括主机节点和若干从机节点，主机节点和若干从机节点构成环形拓扑结构或者菊花链形拓扑结构；其特征在于，
所述主机节点，被配置为向若干从机节点中的一个从机节点输出电压或者电流源信号；
所述若干从机节点中的任意一个从机节点，被配置为在接收到前一个节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对所述电压或者所述电流源信号进行处理后，得到该任意一个从机节点的节点电压；根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符；
所述根据得到的节点电压、存储的标识符与节点电压的对应关系表，确定该任意一个从机节点的标识符，包括：
将得到的节点电压与所述对应关系表中的节点电压进行比较；
若得到的节点电压与所述对应关系表中的节点电压的差值在预设范围之内，则所述对应关系表中的节点电压对应的标识符为该任意一个从机节点的标识符。
6.根据权利要求5所述的总线网络系统，其特征在于，所述任意一个从机节点还被配置为，将得到的节点电压输出给后一个节点；或者，将所述电流源信号输出给后一个节点。
7.根据权利要求5所述的总线网络系统，其特征在于，所述主机节点和所述若干从机节点构成环形拓扑结构；
所述主机节点还被配置为，在接收到环形拓扑结构中尾端的从机节点输出的电压或者电流源信号的情形下，对接收到的电压或者电流源信号不作处理。
8.根据权利要求5所述的总线网络系统，其特征在于，所述若干从机节点中的任意一个从机节点包括用于对所述电压进行处理的电压处理电路；所述电压处理电路包括分压电路和电压跟随器；
所述分压电路用于对所述电压进行分压；
所述电压跟随器用于对分压后的电压进行跟随处理，以得到该任意一个从机节点的节点电压。
9.根据权利要求5所述的总线网络系统，其特征在于，所述若干从机节点中的任意一个从机节点包括用于对所述电流源信号进行处理的电流源信号处理电路；所述电流源信号处理电路包括采样电阻和电压跟随器；
所述采样电阻的一端用于接收前一个节点输出的电流源信号，另一端与所述电压跟随器连接；
所述电压跟随器用于对所述采样电阻的电压进行跟随处理。
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