CN112564941A - 一种信号通信控制方法及应用其的系统 - Google Patents

一种信号通信控制方法及应用其的系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种信号通信控制方法及应用其的系统,其中方法包括:接收启动指令,根据所述启动指令发送控制信号到总线,使得所述从设备通过所述总线接收所述控制信号,识别相应的控制频率,根据所述控制频率与预设控制频率之间的关系,确定是否启动所述从设备;当所述从设备启动开始工作时,通过所述总线接收所述从设备发送的反馈信号;识别所述反馈信号对应的反馈频率,根据所述反馈频率与预设反馈频率之间的关系,识别所述从设备的工作状态。本发明通过计算将单总线上叠加的信号进行分离,获取有效的控制信号,实现主控制器与所述从设备之间无总线冲突的通信。

Description

一种信号通信控制方法及应用其的系统
技术领域
本发明属于通信技术领域,尤其涉及一种信号通信控制方法及应用其的系统。
背景技术
现如今在通信信道单一的情况下,主控制器下往往通过总线连接有多个从设备,当多个从设备需要同时与主控制器进行通信时,通信数据之间会发生冲突,导致总线传输的数据无序且混乱,从而主控制器与所有从设备所在系统的工作效率低、稳定性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种信号通信控制方法及应用其的系统,能够解决信号叠加时单总线冲突而导致通信故障的问题。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种信号通信控制方法,包括:
接收启动指令,根据所述启动指令发送控制信号到总线,使得所述从设备通过所述总线接收所述控制信号,识别相应的控制频率,根据所述控制频率与预设控制频率之间的关系,确定是否启动所述从设备;
当所述从设备启动开始工作时,通过所述总线接收所述从设备发送的反馈信号;
识别所述反馈信号对应的反馈频率,根据所述反馈频率与预设反馈频率之间的关系,识别所述从设备的工作状态。
进一步地,识别所述反馈信号对应的反馈频率,包括:
定时采样所述反馈信号,将所述反馈信号进行模数转换;
获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,在所述采样周期内获取所述采样数量的转换后的所述反馈信号;
将采样得到的所述反馈信号进行FFT运算,得到所述反馈信号的频域数据值,根据所述频域数据值识别出所述反馈频率。
进一步地,获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,包括:
获取预设的所述控制频率和反馈频率,筛选得到频率最大值FMAX,以及最小值FMin
获取采样周期T和采样数量N,其中所述采样周期T为1/2FMin,所述采样数量N大于或等于T/2FMAX
进一步地,根据所述反馈频率与预设反馈频率之间的关系,识别所述从设备的工作状态,包括:
识别到所述反馈频率与预设反馈频率相同时,则判定所述从设备运行正常;
未识别到与预设反馈频率相同的所述反馈频率时,则判定所述从设备运行异常,发出警报。
一种信号通信控制方法,包括:
通过总线接收主控制器下发的控制信号,识别所述控制信号对应的控制频率;
当所述控制频率与预设控制频率相同时,启动开始工作;
通过总线向主控制器上传反馈信号,所述主控制器识别所述反馈信号对应的反馈频率,当所述反馈频率与预设反馈频率相同时,识别所述从设备对应的工作状态。
进一步地,识别所述控制信号对应的控制频率,包括:
定时采样所述控制信号,将所述控制信号进行模数转换;
获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,在所述采样周期内获取所述采样数量的转换后的所述控制信号;
将采样得到的所述控制信号进行FFT运算,得到所述控制信号的频域数据值,根据所述频域数据值识别出所述控制频率。
进一步地,所述方法还包括:
当为识别到与所述预设控制频率相同的所述控制频率,则控制所述从设备的运行状态为停止。
一种单总线信号通信控制系统,其包括主控制器、从设备和获取单元,所述主控制器包括信号发生器和处理模块;
所述获取单元,用于获取预设的控制频率和反馈频率发送至所述主控制器和所述从设备,还用于获取启动指令发送至所述主控制器;
所述信号发生器,用于根据所述启动指令发送控制信号到总线;
所述从设备,用于通过所述总线接收所述控制信号,识别相应的控制频率,根据所述控制频率与预设控制频率之间的关系,确定是否启动所述从设备;
所述处理模块,用于通过所述总线接收所述从设备发送的反馈信号,识别所述反馈信号对应的反馈频率,根据所述反馈频率与预设反馈频率之间的关系,识别所述从设备的工作状态。
进一步地,所述处理模块,还用于定时采样所述反馈信号,将所述反馈信号进行模数转换;还用于获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,在所述采样周期内获取所述采样数量的转换后的所述反馈信号,将采样得到的所述反馈信号进行FFT运算,得到所述反馈信号的频域数据值,根据所述频域数据值识别出所述反馈频率。
进一步地,所述主控制器还包括控制模块,所述控制模块用于识别到所述反馈频率与预设反馈频率相同时,则判定所述从设备运行正常;未识别到与预设反馈频率相同的所述反馈频率时,则判定所述从设备运行异常,发出警报。
由以上本申请实施方式提供的技术方案可见,通过FFT运算将叠加的控制信号进行分离,获取与从设备的预设频率的控制信号,实现主控制器与从设备指间的通信,并且在从设备未识别到对应的控制信号时,控制从设备执行停止运行,提升在主控制器故障时从设备的安全性,主控制器同样通过FFT运算将从设备反馈的反馈信号进行分离,识别分离结果,以此判断从设备的运行状态,在从设备故障时发出警示。单总线上主控制器与从设备的通信结合FFT算法,具有方便总线拓展维护,防止总线冲突的特点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例一提供的信号通信控制方法的流程示意图;
图2为本发明实施例一中计算得到所述控制信号的控制频率的流程示意图;
图3为本发明实施例二提供的信号通信控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明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发明,并不用于限定本发明。
实施例一
本申请的该实施例提供一种能够防止单总线冲突的信号通信控制方法,如图1所示,其方法步骤包括:
S1,接收启动指令,根据所述启动指令发送控制信号到总线。首先将上电系统初始化,保证数据的准确性,之后获取从设备的数量,对每个从设备都预先设定一组对应的控制频率和反馈频率,可以用(Fm,Fb)表示每一组的频率,其中Fm为控制频率,为Fb反馈频率,每个从设备的各项频率都不相同,其幅度可以相同。
主控制器接收到启动指令后,根据所述启动指令发送控制信号。在需要启动从设备时,由其他端发出启动指令,主控制器接收到启动指令后,控制正弦信号发生器发出控制信号到总线,由于主控制器连接有多个从设备,故此时总线上是多个预设的控制信号的叠加信号。
S2,从设备定时采样下发的控制信号,将采样后的所述控制信号进行计算得到所述控制信号的控制频率。
在步骤S2定时采样主控制器下发的控制信号之前,需要获取定时采样的采样周期以及周期内的采样数量,在本申请的另一实施例中,获取定时采样的采样周期以及周期内的采样数量,具体可以包括:
获取设定的与所述从设备对应的所述控制信号的频率和反馈频率,从中筛选得到频率最大值FMAX,以及频率最小值FMin,根据频率最大值FMAX和频率最小值FMin定义采样周期T和采样数量N,其中所述采样周期T为1/2FMin,所述采样数量N大于或等于T/2FMAX,定义的所述采样周期的采样频率与频率最小值FMin成倍数关系,其倍数至少为两倍是为了在数据采样时的完整性和准确性。
在本申请的实施例一提供的控制方法中,步骤S2具体可以包括:
S201,将所述控制信号进行模数转换得到控制信号的AD值;
S201,获取采样周期和采样数量,在所述采样周期内获取所述采样数量的所述控制信号的AD值。本实施例中,从设备每个周期T内通过总线采样N个控制信号AD值,得到一组采样数据。
S201,将采样得到的所述控制信号的AD值进行FFT运算,得到每个所述控制信号的AD值的频域数据值,根据所述频域数据值识别出所述控制信号的频率。采用FFT算法能使计算机计算离散傅里叶变换所需要的乘法次数大为减少,特别是采样点数N越大即点数越多,FFT算法计算量的节省就越显著。
本实施例中,将采样得到的N个采样点即控制信号的AD值进行FFT运算,得到FFT结果,例如第n个采样点,经过运算得到该点的复数a+b i,那么该采样点的复数的模就是
Figure BDA0002775278830000051
相位就是Pn=atan2(b,a),基于上述计算结果,就可以计算出n点(n≠1,且n<=N/2)对应的信号的表达式为:An/(N/2)*cos(2*π*Fn*t+Pn),即2*An/N*cos(2*π*Fn*t+Pn),其中Fn为该采样点对应的信号频率。
根据上述表达式获得每个采样点的频域数据,依据计算得到的频域数据提取出该采样点的幅度值,之后基于从设备自身的包含有信号幅度与信号频率的对应关系频谱图,得到该采样点的信号频率。本申请该实施例通过上述步骤将控制信号进行分离,识别出所述控制信号的控制频率。
S3,当监测到与预设控制频率相同的的所述控制频率时,则控制所述从设备启动,发送反馈信号至所述主控制器,反之,则控制所述从设备停止运行。
当从设备从经过计算得到的信号频率中识别出与其对应的控制频率,则控制从设备启动工作,并且在启动的同时,控制自带的信号发生器产生反馈信号耦合到总线上,用于主控制器的获取;未识别出与其对应的控制频率,则维持或控制从设备处于停止运行的状态。
S4,主控制器接收所述反馈信号,将所述反馈信号进行模数转换,对转换后的反馈信号进行定时采样,将采样后的所述反馈信号进行FFT运算,计算出所述反馈信号的频率。
本实施例中,主控制器获取到反馈信号后,同样对其进行定时周期性采样,并将采样得到的所述控制信号进行FFT运算,得到各个采样点的信号频率后识别是否有与所述控制信号对应的信号频率。
S5,当监测到与预设反馈频率相同的所述反馈频率时,则判定所述从设备正常,反之,则发出警报。监测到与预设反馈频率相同的反馈频率,说明从设备工作状态正常,反之则可能设备故障或通信异常,此时主控制器发次警报,进行提示,方便对从设备或其所在系统进行维修。
本申请提供的上述实施例,从设备基于采样周期定时采样预设的采样数量的主控制器发出的控制信号,经过FFT运算将叠加的控制频率进行分离,当从设备监测到对应的控制频率时控制从设备自身启动工作,并且发出反馈信号,主控制器通过同样的计算方法对反馈信号进行分离,监测反馈频率,根据监测结果决定是否发出故障警示,并且从设备未识别到对应的控制信号时,控制从设备执行停止运行,提升在主控制器故障时从设备的安全性,这样,所述的信号通信控制方法通过结合FFT运算方法,能够将主控制器与从设备之间的叠加通信信号进行分离,实现主控制器与一个或一个以上从设备之间的控制通信,避免总线冲突且方便对总线的拓展和维护。
实施例二
本申请的该实施例提供一种实现本申请的信号通信控制方法的控制系统,其包括主控制器1、从设备2和获取单元3,所述主控制器1包括信号发生器11和处理模块12;
所述获取单元3,用于获取预设的控制频率和反馈频率发送至所述主控制器1和所述从设备2,还用于获取启动指令发送至所述主控制器1;
所述信号发生器11,用于根据所述启动指令发送控制信号到总线;
所述从设备2,用于通过所述总线接收所述控制信号,识别相应的控制频率,根据所述控制频率与预设控制频率之间的关系,确定是否启动所述从设备2;
所述处理模块12,用于通过所述总线接收所述从设备发送的反馈信号,识别所述反馈信号对应的反馈频率,根据所述反馈频率与预设反馈频率之间的关系,识别所述从设备2的工作状态。
所述处理模块12,还用于定时采样所述反馈信号,将所述反馈信号进行模数转换;还用于获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,在所述采样周期内获取所述采样数量的转换后的所述反馈信号,将采样得到的所述反馈信号进行FFT运算,得到所述反馈信号的频域数据值,根据所述频域数据值识别出所述反馈频率。
所述主控制器1还包括控制模块13,所述控制模块13用于识别到所述反馈频率与预设反馈频率相同时,则判定所述从设备2运行正常;未识别到与预设反馈频率相同的所述反馈频率时,则判定所述从设备2运行异常,发出警报。
本申请提供的上述实施例的控制系统用于实现本申请的单总线信号通信控制方法信号通信控制方法,能够提升在主控制器1故障时从设备2的安全性,并且能够将主控制器1与从设备2之间的叠加通信信号进行分离,实现主控制器1与一个或一个以上从设备2之间的控制通信,避免总线冲突且方便对总线的拓展和维护。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号通信控制方法,包括:
接收启动指令,根据所述启动指令发送控制信号到总线,使得所述从设备通过所述总线接收所述控制信号,识别相应的控制频率,根据所述控制频率与预设控制频率之间的关系,确定是否启动所述从设备;
当所述从设备启动开始工作时,通过所述总线接收所述从设备发送的反馈信号;
识别所述反馈信号对应的反馈频率,根据所述反馈频率与预设反馈频率之间的关系,识别所述从设备的工作状态。
2.根据权利要求1所述的信号通信控制方法,其特征在于,识别所述反馈信号对应的反馈频率,包括:
定时采样所述反馈信号,将所述反馈信号进行模数转换;
获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,在所述采样周期内获取所述采样数量的转换后的所述反馈信号;
将采样得到的所述反馈信号进行FFT运算,得到所述反馈信号的频域数据值,根据所述频域数据值识别出所述反馈频率。
3.根据权利要求2所述的信号通信控制方法,其特征在于,获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,包括:
获取预设的所述控制频率和反馈频率,筛选得到频率最大值FMAX,以及最小值FMin
获取采样周期T和采样数量N,其中所述采样周期T为1/2FMin,所述采样数量N大于或等于T/2FMAX
4.根据权利要求1-3任一项所述的信号通信控制方法,其特征在于,根据所述反馈频率与预设反馈频率之间的关系,识别所述从设备的工作状态,包括:
识别到所述反馈频率与预设反馈频率相同时,则判定所述从设备运行正常;
未识别到与预设反馈频率相同的所述反馈频率时,则判定所述从设备运行异常,发出警报。
5.一种信号通信控制方法,包括:
通过总线接收主控制器下发的控制信号,识别所述控制信号对应的控制频率;
当所述控制频率与预设控制频率相同时,启动开始工作;
通过总线向主控制器上传反馈信号,所述主控制器识别所述反馈信号对应的反馈频率,当所述反馈频率与预设反馈频率相同时,识别所述从设备对应的工作状态。
6.根据权利要求5所述的信号通信控制方法,其特征在于,识别所述控制信号对应的控制频率,包括:
定时采样所述控制信号,将所述控制信号进行模数转换;
获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,在所述采样周期内获取所述采样数量的转换后的所述控制信号;
将采样得到的所述控制信号进行FFT运算,得到所述控制信号的频域数据值,根据所述频域数据值识别出所述控制频率。
7.根据权利要求5或6所述的信号通信控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
当为识别到与所述预设控制频率相同的所述控制频率,则控制所述从设备的运行状态为停止。
8.一种单总线信号通信控制系统,其特征在于:其包括主控制器、从设备和获取单元,所述主控制器包括信号发生器和处理模块;
所述获取单元,用于获取预设的控制频率和反馈频率发送至所述主控制器和所述从设备,还用于获取启动指令发送至所述主控制器;
所述信号发生器,用于根据所述启动指令发送控制信号到总线;
所述从设备,用于通过所述总线接收所述控制信号,识别相应的控制频率,根据所述控制频率与预设控制频率之间的关系,确定是否启动所述从设备;
所述处理模块,用于通过所述总线接收所述从设备发送的反馈信号,识别所述反馈信号对应的反馈频率,根据所述反馈频率与预设反馈频率之间的关系,识别所述从设备的工作状态。
9.根据权利要求8所述的单总线信号通信控制系统,其特征在于,所述处理模块,还用于定时采样所述反馈信号,将所述反馈信号进行模数转换;还用于获取采样周期以及每个所述采样周期内的采样数量,在所述采样周期内获取所述采样数量的转换后的所述反馈信号,将采样得到的所述反馈信号进行FFT运算,得到所述反馈信号的频域数据值,根据所述频域数据值识别出所述反馈频率。
10.根据权利要求9所述的单总线信号通信控制系统,其特征在于,所述主控制器还包括控制模块,所述控制模块用于识别到所述反馈频率与预设反馈频率相同时,则判定所述从设备运行正常;未识别到与预设反馈频率相同的所述反馈频率时,则判定所述从设备运行异常,发出警报。
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