CN113672540A - 二总线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是：在提高二总线系统数据采集效率的基础上，确保数据采集的准确性。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种二总线系统，包括挂载在二总线上的控制回路板以及多个节点设备；节点设备通过探头监测功能模块的相关状态，进而产生相关的节点状态信息；控制回路板经由二总线基于二总线协议采集节点设备的节点状态信息，并基于采集到的节点状态信息，停止或启动相关节点设备的功能模块，并控制相关节点设备的状态显示模块；本发明提供的技术方案可以一次完成分组内所有节点设备的查询，并根据查询结论还可以利用分组对分组内所有的节点设备下方分组控制指令。

Description

二总线系统
技术领域
本发明涉及一种二总线系统。
背景技术
二总线是一种相对于四线系统(两根供电线路、两根通讯线路)，将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一个总线的技术。二总线节省了施工和线缆成本，给现场施工和后期维护带来了极大的便利。在消防，仪表，传感器，工业控制等领域广泛的应用。典型两总线技术有M-BUS、消防总线等。
公开号为CN205317359U的中国实用新型专利公开了一种基于二总线的温度采集装置，其特征在于，包括显示模块、电源模块、中央处理单元、二总线主机模块、至少一个二总线从机模块以及至少一个温度采集模块，其中，所述电源模块连接所述显示模块、所述中央处理单元及所述二总线主机模块，为所述显示模块、所述中央处理单元及所述二总线主机模块提供电源；所述二总线从机模块与所述二总线主机模块连接，从所述二总线主机模块的通讯线获取电源并存储到其电容中；所述温度采集模块与所述二总线从机模块连接，从所述二总线从机模块的电容中获取电源。
在上述二总线系统中，二总线主机模块依次经由二总线从机模块通过温度采集模块来采集温度数据，导致了数据采集效率低下。
公开号为CN106874237B的中国发明专利公开了一种基于二总线的数据同步方法及系统，该方法包括：发送持续预定时长的同步信号至二总线；当在同步信号持续时间内接收到自多个从设备中的至少一个从设备通过二总线发送的数据上传请求时，生成仲裁指令并发送至二总线；接收至少一个从设备响应于在接收到仲裁指令之后发送至二总线的至少一个从设备的地址位；根据接收到的至少一个从设备的地址位确定优先级最高的从设备的设备地址；读取优先级最高的从设备的数据信息。该方法，采用总线仲裁机制，可以使二总线上的从设备不需要等到主设备巡检到本身就可以通过上报数据上传请求从而主动向主设备发送数据信息，有效地降低了通信时延，从设备状态的改变得到及时更新。
在上述二总线方案中，为了解决原有二总线系统采集数据效率低下的问题，其采用的技术方案是同步信号一次从所有的从设备来采集数据。为了解决可能发生的数据冲突，上述技术方案提出了利用仲裁指令以及优先级来依次采集从设备上报的数据，避免数据之间发生冲突。但该技术方案存在的问题是，一次采集所有从设备的数据，并且仅发送一次同步信号，容易使得从设备上报的数据相互干扰，从而影响数据采集的准确性。
发明内容
本发明的目的是：在提高二总线系统数据采集效率的基础上，确保数据采集的准确性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种二总线系统，包括挂载在二总线上的控制回路板以及多个节点设备，每个节点设备包括探头、功能模块以及用于向外界显示当前节点设备状态的状态显示模块；节点设备通过探头监测功能模块的相关状态，进而产生相关的节点状态信息，节点状态信息包括正常、报警或反馈、故障、异常；若节点状态信息为报警或反馈，则节点设备输出报警或反馈；
控制回路板经由二总线基于二总线协议采集节点设备的节点状态信息，并基于采集到的节点状态信息，停止或启动相关节点设备的功能模块，并控制相关节点设备的状态显示模块；
在二总线协议中，每32个节点设备为一个分组，则所有的节点设备分为M 个分组，1≤M≤8，M个分组由M个分组号唯一表示；每个分组又进一步分为8 个小组，每个小组由4个节点设备组成；同一个分组内的8个小组由8个小组号唯一表示；同一个小组内的4个节点设备由4个点号唯一表示；
为每个节点设备分配唯一的8位二进制地址，则该8位二进制地址的第5 位至第7位表示分组号，分组号＝0,1,…,(M-1)；第2位至第4位表示小组号，小组号＝0,1,…,7；第0位及第1位表示点号，点号＝0,1,…,3；
控制回路板基于二总线协议进行分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组点灯/启停，则有：
控制回路板基于二总线协议对分组号为m的分组进行分组正常查询包括以下步骤，m＝0,1,…,(M-1)：
步骤1-1、控制回路板向属于分组号为m的分组的所有节点设备发送分组正常查询指令，该分组正常查询指令由1位起始位、8位分组地址位、8位分组正常查询命令位及7个同步脉冲依次组成，其中：
8位分组地址位用于表示分组号m；
7个同步脉冲中相邻两个同步脉冲之间，以及第1个同步脉冲与8位分组正常查询命令位中第0位数据之间的时间间隔为T，则有T＝D1+4×TAns+D2，式中：D1、D2为预先设置的延时时长；TAns为应答信号总时长，TAns＝N1+N2；
步骤1-2、节点设备解析分组正常查询指令中的8位分组地址位，将8位分组地址位所表示的地址与节点设备8位二进制地址的第5位至第7位进行匹配，若匹配成功，则表示当前节点设备属于分组号为m的分组；
步骤1-3、由属于分组号为m的分组的32个节点设备接收8位分组正常查询命令位及同步脉冲后，依据节点设备自身的节点状态信息向控制回路板反馈应答信号，具体包括以下步骤：
步骤1-3-1、设置接收小组号为0；
步骤1-3-2、当前分组的节点设备将接收小组号与节点设备8位二进制地址的第2位至第4位进行匹配：
若匹配成功，则小组号为接收小组号的四个节点设备接收当前同步脉冲，进入步骤1-3-3，其中：当接收小组号为0时，将8位分组正常查询命令位中第0 位数据作为当前同步脉冲；当接收小组号不为0时，将7个同步脉冲中处于当前时隙的同步脉冲作为当前同步脉冲；若匹配失败，则小组号不等于接收小组号的其他节点设备等待接收当前同步脉冲；
步骤1-3-3、小组号为接收小组号的四个节点设备捕获当前同步脉冲的下降沿后，四个节点设备分别按照各自的点号延时一定时间长度后，依据各自节点状态信息向控制回路板反馈应答信号；
若当前节点设备的节点状态信息为正常，则当前节点设备反馈的应答信号为 N1ms的高电平加N2ms的低电平，表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答；否则当前节点设备反馈的应答信号为(N1+N2)ms的低电平，表示当前节点设备对分组正常查询指令未出回答；
当前小组内点号为i的节点设备i，i＝0,1,…,3，其延时Ti ms反馈应答信号，则Ti＝D1+i×TAns；
在本步骤中，还将接收小组号更新为接收小组号+1后，返回步骤1-3-2，直至遍历当前分组内的所有小组；
控制回路板基于二总线协议对分组号为m的分组进行分组报警、反馈查询包括以下步骤，m＝0,1,…,(M-1)：
步骤2-1、控制回路板向属于分组号为m的分组的所有节点设备发送分组报警、反馈查询指令，该分组报警、反馈查询指令由1位起始位、8位分组地址位、 8位分组报警、反馈查询命令位及7个同步脉冲依次组成，其中：
8位分组地址位用于表示分组号m；
7个同步脉冲中相邻两个同步脉冲之间，以及第1个同步脉冲与8位分组正常查询命令位中第0位数据之间的时间间隔为T；
步骤2-2、节点设备解析分组报警、反馈查询指令中的8位分组地址位，将 8位分组地址位所表示的地址与节点设备8位二进制地址的第5位至第7位进行匹配，若匹配成功，则表示当前节点设备属于分组号为m的分组；
步骤2-3、由属于分组号为m的分组的32个节点设备接收8位分组报警、反馈查询命令位及同步脉冲后，依据节点设备自身的节点状态信息向控制回路板反馈应答信号，具体包括以下步骤：
步骤2-3-1、设置接收小组号为0；
步骤2-3-2、当前分组的节点设备将接收小组号与节点设备8位二进制地址的第2位至第4位进行匹配：
若匹配成功，则小组号为接收小组号的四个节点设备接收当前同步脉冲，其中：当接收小组号为0时，将8位分组报警、反馈查询命令位中第0位数据作为当前同步脉冲；当接收小组号不为0时，将7个同步脉冲中处于当前时隙的同步脉冲作为当前同步脉冲，进入步骤2-3-3；若匹配失败，则小组号不等于接收小组号的其他节点设备等待接收当前同步脉冲；
步骤2-3-3、小组号为接收小组号的四个节点设备捕获当前同步脉冲的下降沿后，四个节点设备分别按照各自的点号延时一定时间长度后，依据各自节点状态信息向控制回路板反馈应答信号；
若当前节点设备的节点状态信息为报警、反馈，则当前节点设备反馈的应答信号为N1 ms的高电平加N2ms的低电平，表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答；否则当前节点设备反馈的应答信号为(N1+N2)ms的低电平，表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未出回答；
当前小组内点号为i的节点设备i，i＝0,1,…,3，其延时Ti ms反馈应答信号，则Ti＝D1+i×TAns；
在本步骤中，还将接收小组号更新为接收小组号+1后，返回步骤2-3-2，直至遍历当前分组内的所有小组；
分组号为m的分组完成了分组正常查询以及分组报警、反馈查询后，控制回路板依据当前分组内各节点设备反馈的应答信号进一步判断是否需要进行单点状态查询，以确认相应节点设备的节点状态是否发生变化；
对于当前分组内的第j个节点设备，对其进行单点状态查询包括以下步骤， j＝1,2,…,32：
步骤3-1、控制回路板依据进行分组正常查询以及分组报警、反馈查询接受到的当前分组内所有节点设备反馈的32个应答信号的时序，确定第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号以及进行分组报警、反馈查询时的应答信号；
步骤3-2、若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未做出回答，则进一步判断已存的第j 个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为正常，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令未做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答，则进一步判断已存的第j个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为报警、反馈，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令未做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未做出回答，则进一步判断已存的第j个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为故障，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答，则进入步骤3-3。
步骤3-3、控制回路板依据当前分组的分组号以及第j个节点设备的应答信号在当前分组的32个应答信号中的时序获得第j个节点设备的8位二进制地址；控制回路依据获得的8位二进制地址向第j个节点设备发送单点通信指令，该单点通信指令由1位起始位、8位地址位、8位状态查询命令位组成；
步骤3-4、第j个节点设备获得单点通信指令后，向控制回路板反馈状态数据，该状态数据由1位起始位、8位数据位以及8位状态位组成，8为状态位用于表示第j个节点设备的节点状态信息；
步骤3-5、控制回路板获得第j个节点设备反馈的状态数据后，基于8位状态位获得节点状态信息，将该节点状态信息与已存的第j个节点设备的当前节点状态相比较：若相同，则第j个节点设备的当前节点状态未发生改变；若不相同，则第j个节点设备的当前节点状态发生改变，并基于第j个节点设备反馈的节点状态信息更新已存的第j个节点设备的当前节点状态；
若分组号为m的分组内所有节点设备的当前节点状态均未发生改变，将当前分组定义为状态不变分组，进而对分组号为m的分组进行分组状态显示/启停；若分组号为m的分组内有任意节点设备的当前节点状态发生了改变，将当前分组定义为状态变化分组，进而对分组号为m的分组进行分组状态显示/启停；
对分组号为m的分组进行分组状态显示/启动包括以下步骤：
步骤4-1、若当前分组为状态不变分组，则跳出分组状态显示/启动方法，完成分组号为m的分组状态显示/启动；若当前分组为状态变化分组，则进入步骤4-2。
步骤4-2、依据改变后的当前节点状态，发送相应的分组状态显示/启动指令：
若当前节点状态变化至正常，则发送分组启动指令，启动当前分组内当前节点状态变化至正常的所有节点设备；
若当前节点状态变化至故障或异常，则发送分组停止指令，停止当前分组内当前节点状态变化至故障或异常的所有节点设备的功能模块；
若当前节点状态变化至报警、反馈，则发送分组状态显示指令，操作当前分组内当前节点状态变化至报警、反馈的所有节点设备的状态显示模块；
分组状态显示/启停指令由8位分组地址位、分组状态显示/启停指令位及 32位单点状态显示/启停指令位组成；
每进行一次分组状态显示/启动，使得当前分组内需要停止功能模块的所有节点设备执行停止指令，或使得当前分组内需要开启功能模块的所有节点设备执行开启指令，或使得当前分组内需要操作状态显示模块的所有节点设备执行状态显示指令；
每次进行分组状态显示/启动时，通过分组状态显示/启停指令位指示执行分组停止指令、分组开启指令或分组状态显示指令，同时，通过32位单点状态显示/启停指令位依据小组号及点号对32位中的相应位进行相应设置，为当前分组内的每个节点设备设定单点停止指令、单点开启指令或单点状态显示指令；仅单点停止指令、单点开启指令或单点状态显示指令与分组停止指令、分组开启指令或分组状态显示指令相匹配的节点设备执行停止指令、开启指令或状态显示指令；
状态变化分组执行多次分组状态显示/启动后，以完成对分组内所有需要操作的节点设备的操作后，完成分组号为m的分组点灯/启停；
分组号为m的分组状态显示/启停完成后，再进行分组号为m+1的分组的分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组状态显示/启停，进而依据分组号依序完成所有分组的分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组状态显示/启停。
优选地，所述状态显示模块包括状态显示灯，通过状态显示灯的关闭或点亮来反映当前节点设备的相关状态。
优选地，所述8位分组正常查询命令位中的第7位为1，表示该正常查询命令为分组查询命令。
优选地，所述8位分组报警、反馈查询命令位中的第7位为1，表示该报警、反馈查询命令为分组报警、反馈查询命令。
优选地，所述8位状态查询命令位中，第7位为0，表示当前指令为单点指令。
本发明提供的技术方案可以一次完成分组内所有节点设备的查询，并根据查询结论还可以利用分组对分组内所有的节点设备下方分组控制指令。与现有技术手段相比，本发明具有如下优点：
(1)通过设置同步脉冲，可以大幅降低对节点设备的频率精度要求；
(2)本发明设计了小组内节点设备应答的延时时长D1以及延时时长D2，确保了控制回路板能够正确解释同一个小组内四个节点设备反馈的应答信号；
(3)本发明将分组查询指令与单点查询相结合，同时将分组控制指令与单点控制指令相结合，不仅提供了查询及控制的效率，而且也确保了查询及控制的准确性，将分组与单点结合在确保效率的同时，降低了出错概率。
附图说明
图1为任意一个分组进行分组正常查询或分组报警、反馈查询的时序示意图；
图2为分组查询时序图；
图3为小组回码时序图；
图4为单点通信时序图；
图5为分组启停时序图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所附权利要求书所限定的范围。
本实施例公开的一种二总线系统包括挂载在二总线上的控制回路板以及多个节点设备。本实施例中，节点设备包括探头、功能模块以及用于向外界显示当前节点设备状态的状态显示模块。本实施例中，状态显示模块包括状态显示灯，通过状态显示灯的关闭或点亮来反映当前节点设备的相关状态。节点设备通过探头监测功能模块的相关状态，进而产生相关的节点状态信息，节点状态信息包括正常、报警或反馈、故障、异常。若节点状态信息为报警或反馈，则节点设备输出报警或反馈。控制回路板经由二总线基于二总线协议采集节点设备的节点状态信息，并基于采集到的节点状态信息，停止或启动相关节点设备的功能模块，并关闭或点亮相关节点设备的状态显示灯。
本实施例中，每32个节点设备为一个分组，则所有的节点设备分为M个分组，1≤M≤8。M个分组由M个分组号唯一表示。每个分组又进一步分为8个小组，每个小组由4个节点设备组成。同一个分组内的8个小组由8个小组号唯一表示。同一个小组内的4个节点设备由4个点号唯一表示。
为每个节点设备分配唯一的8位二进制地址，则该8位二进制地址的第5 位至第7位表示分组号，分组号＝0,1,…,(M-1)；第2位至第4位表示小组号，小组号＝0,1,…,7；第0位及第1位表示点号，点号＝0,1,…,3。
基于上文所述的分组，控制回路板基于二总线协议进行分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组点灯/启停。
控制回路板基于二总线协议进行按照分组号依次对各个分组进行分组正常查询。其中，控制回路板基于二总线协议对分组号为m的分组进行分组正常查询包括以下步骤，m＝0,1,…,(M-1)：
步骤1-1、控制回路板向属于分组号为m的分组的所有节点设备发送分组正常查询指令，如图1所示，该分组正常查询指令由1位起始位、8位分组地址位 (A0至A7)、8位分组正常查询命令位(C0至C7)及7个同步脉冲依次组成。 8位分组地址位用于表示分组号m。8位分组正常查询命令位中的第7位为1，表示该正常查询命令为分组查询命令。7个同步脉冲中相邻两个同步脉冲之间，以及第1个同步脉冲与8位分组正常查询命令位中第0位数据之间的时间间隔为T(单位：ms)，则有T＝D1+4×TAns+D2，式中：D1、D2为预先设置的延时时长(单位：ms)；TAns为应答信号总时长(单位：ms)，TAns＝N1+N2，本实施例中，N1＝N2＝1ms，TAns＝2ms。
步骤1-2、节点设备解析分组正常查询指令中的8位分组地址位，将8位分组地址位所表示的地址与节点设备8位二进制地址的第5位至第7位进行匹配，若匹配成功，则表示当前节点设备属于分组号为m的分组。
步骤1-3、由属于分组号为m的分组的32个节点设备接收8位分组正常查询命令位及同步脉冲后，依据节点设备自身的节点状态信息向控制回路板反馈应答信号，具体包括以下步骤：
步骤1-3-1、设置接收小组号为0；
步骤1-3-2、当前分组的节点设备将接收小组号与节点设备8位二进制地址的第2位至第4位进行匹配，若匹配成功，则小组号为接收小组号的四个节点设备接收当前同步脉冲，当接收小组号为0时，将8位分组正常查询命令位中第0 位数据作为当前同步脉冲，当接收小组号不为0时，将7个同步脉冲中处于当前时隙的同步脉冲作为当前同步脉冲，进入步骤1-3-3，若匹配失败，则小组号不等于接收小组号的其他节点设备等待接收当前同步脉冲；
步骤1-3-3、小组号为接收小组号的四个节点设备捕获当前同步脉冲的下降沿后，四个节点设备分别按照各自的点号延时一定时间长度后，依据各自节点状态信息向控制回路板反馈应答信号；
若当前节点设备的节点状态信息为正常，则当前节点设备反馈的应答信号为 N1ms的高电平加N2ms的低电平，表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答，本实施例中，N1＝N2＝1ms；否则当前节点设备反馈的应答信号为(N1+ N2)ms的低电平，表示当前节点设备对分组正常查询指令未出回答；
当前小组内点号为i的节点设备i，i＝0,1,…,3，其延时Ti ms反馈应答信号，则Ti＝D1+i×TAns；
在本步骤中，还将接收小组号更新为接收小组号+1后，返回步骤1-3-2，直至遍历当前分组内的所有小组。
如图2所示，在上述步骤中，控制回路板发送组号和分组命令，小组号匹配的节点设备在接收到小组号后，延时D1后小组号匹配的小组内的4个节点设备依次回答。控制回路板延时小组回码时间(D1+4×TAns)和D2后，发送下一个同步脉冲，接收下一小组内4个节点设备的回答，直到发送完第7个小组脉冲并接收完该小组内的4个节点设备的回答。本发明中，D2的设置是为了防止二总线上的感性负载引起的一个节点设备的回码脉冲影响其他节点设备对同步脉冲的接收。
节点设备在收到本地址对应的的同步脉冲后，延时D1+4×TAns发送自己的回答码。每个小组由小组号同步，小组内4个节点设备依据点号延时相应回码位时间次数发送回码。假设同步脉冲发送结束后至小组内第一个节点设备回答之间的延时为0.5ms，回码位时间为2ms，占空比50％，节点设备的频率精度为5％。延时误差反应在延时时间最长的节点设备上，如图3所示，当小组内第三个节点设备的频率偏慢而第四个节点设备的频率偏快，则两个节点设备的回答高电平之间仍有0.4ms的间隔，足以区分两个节点设备的回答脉冲。或仅对第四个节点设备而言，采样时刻取在6.5ms至7.5ms之间，其回答脉冲不会受到第三个节点设备回答的干扰，第四个节点设备的频率最慢时可保证有0.675ms的回答脉冲有效，频率最快时可保证有0.625ms的回答脉冲有效，因此可以判断6.5ms至 7.5ms之间的回答脉冲宽度大于0.5ms时认为第四个节点设备有回答。
控制回路板基于二总线协议进行按照分组号依次对各个分组进行分组正常查询。其中，控制回路板基于二总线协议对分组号为m的分组进行分组报警、反馈查询包括以下步骤，m＝0,1,…,(M-1)：
步骤2-1、控制回路板向属于分组号为m的分组的所有节点设备发送分组报警、反馈查询指令，如图1所示，该分组报警、反馈查询指令由1位起始位、8 位分组地址位(A0至A7)、8位分组报警、反馈查询命令位(C0至C7)及7个同步脉冲依次组成。8位分组地址位用于表示分组号m。8位分组报警、反馈查询命令位中的第7位为1，表示该报警、反馈查询命令为分组报警、反馈查询命令。7个同步脉冲中相邻两个同步脉冲之间，以及第1个同步脉冲与8位分组正常查询命令位中第0位数据之间的时间间隔为T(单位：ms)，则有 T＝D1+4×TAns+D2，式中：D1、D2为预先设置的延时时长(单位：ms)；TAns为应答信号总时长(单位：ms)，TAns＝N1+N2，本实施例中，N1＝N2＝1ms， TAns＝2ms。
步骤2-2、节点设备解析分组报警、反馈查询指令中的8位分组地址位，将 8位分组地址位所表示的地址与节点设备8位二进制地址的第5位至第7位进行匹配，若匹配成功，则表示当前节点设备属于分组号为m的分组。
步骤2-3、由属于分组号为m的分组的32个节点设备接收8位分组报警、反馈查询命令位及同步脉冲后，依据节点设备自身的节点状态信息向控制回路板反馈应答信号，具体包括以下步骤：
步骤2-3-1、设置接收小组号为0；
步骤2-3-2、当前分组的节点设备将接收小组号与节点设备8位二进制地址的第2位至第4位进行匹配，若匹配成功，则小组号为接收小组号的四个节点设备接收当前同步脉冲，当接收小组号为0时，将8位分组报警、反馈查询命令位中第0位数据作为当前同步脉冲，当接收小组号不为0时，将7个同步脉冲中处于当前时隙的同步脉冲作为当前同步脉冲，进入步骤2-3-3，若匹配失败，则小组号不等于接收小组号的其他节点设备等待接收当前同步脉冲；
步骤2-3-3、小组号为接收小组号的四个节点设备捕获当前同步脉冲的下降沿后，四个节点设备分别按照各自的点号延时一定时间长度后，依据各自节点状态信息向控制回路板反馈应答信号；
若当前节点设备的节点状态信息为报警、反馈，则当前节点设备反馈的应答信号为N1 ms的高电平加N2ms的低电平，表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答，本实施例中，N1＝N2＝1ms；否则当前节点设备反馈的应答信号为(N1+N2)ms的低电平，表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未出回答；
当前小组内点号为i的节点设备i，i＝0,1,…,3，其延时Ti ms反馈应答信号，则Ti＝D1+i×TAns；
在本步骤中，还将接收小组号更新为接收小组号+1后，返回步骤2-3-2，直至遍历当前分组内的所有小组。
图1示意了任意一个分组进行分组正常查询或分组报警、反馈查询的时序。本发明在分组内进一步设置小组并发送同步脉冲的原因是为了扩展对节点设备频率偏差的适应范围。由于各节点设备的回答时域是依据各自的延时来决定的，若没有同步脉冲，则各节点设备的延时同步起始点为C0的下降沿。对于一个分组的最后一个节点设备，则需要延时64ms，而其应答信号有效宽度只有1ms，控制回路板有效采样区间更窄(300us)。因此这种情况下，要求节点设备的频率精度就非常高。本发明设置小组并发送同步脉冲后，每个节点设备在接收到同步脉冲后最大延时6ms即为其回答时域，因此对节点设备的频率精度要求大大降低，从而降低了对节点设备内使用的MCU的要求。
分组号为m的分组完成了分组正常查询以及分组报警、反馈查询后，控制回路板依据当前分组内各节点设备反馈的应答信号进一步判断是否需要进行单点状态查询，以确认相应节点设备的节点状态是否发生变化。
对于当前分组内的第j个节点设备，对其进行单点状态查询包括以下步骤， j＝1,2,…,32：
步骤3-1、控制回路板依据进行分组正常查询以及分组报警、反馈查询接受到的当前分组内所有节点设备反馈的32个应答信号的时序，确定第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号以及进行分组报警、反馈查询时的应答信号；
步骤3-2、若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未做出回答，则进一步判断已存的第j 个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为正常，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令未做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答，则进一步判断已存的第j个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为报警、反馈，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令未做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未做出回答，则进一步判断已存的第j个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为故障，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答，则进入步骤3-3。
步骤3-2所述的逻辑关系可以用下表1表示：
Figure BDA0003151496420000131
Figure BDA0003151496420000141
表1
步骤3-3、控制回路板依据当前分组的分组号以及第j个节点设备的应答信号在当前分组的32个应答信号中的时序获得第j个节点设备的8位二进制地址。控制回路依据获得的8位二进制地址向第j个节点设备发送单点通信指令，如图 4所示，该单点通信指令由1位起始位、8位地址位(A0至A7)、8位状态查询命令位(C0至C7)组成。8位状态查询命令位(C0至C7)中，第7位为0，表示当前指令为单点指令。
步骤3-4、第j个节点设备获得单点通信指令后，向控制回路板反馈状态数据，该状态数据由1位起始位、8位数据位以及8位状态位组成。其中，8位数据位由本领域技术人员根据需要设定，8为状态位用于表示第j个节点设备的节点状态信息。
步骤3-5、控制回路板获得第j个节点设备反馈的状态数据后，基于8位状态位获得节点状态信息，将该节点状态信息与已存的第j个节点设备的当前节点状态相比较。若相同，则第j个节点设备的当前节点状态未发生改变；若不相同，则第j个节点设备的当前节点状态发生改变，并基于第j个节点设备反馈的节点状态信息更新已存的第j个节点设备的当前节点状态。
若分组号为m的分组内所有节点设备的当前节点状态均未发生改变，将当前分组定义为状态不变分组，进而对分组号为m的分组进行分组点灯/启停。若分组号为m的分组内有任意节点设备的当前节点状态发生了改变，将当前分组定义为状态变化分组，进而对分组号为m的分组进行分组点灯/启停。
对分组号为m的分组进行分组点灯/启动包括以下步骤：
步骤4-1、若当前分组为状态不变分组，则跳出分组点灯/启停方法，完成分组号为m的分组点灯/启停；若当前分组为状态变化分组，则进入步骤4-2。
步骤4-2、依据改变后的当前节点状态，发送相应的分组点灯/启停指令。若当前节点状态变化至正常，则发送分组启动指令，启动当前分组内当前节点状态变化至正常的所有节点设备。若当前节点状态变化至故障或异常，则发送分组停止指令，停止当前分组内当前节点状态变化至故障或异常的所有节点设备的功能模块。若当前节点状态变化至报警、反馈，则发送分组点灯指令，点亮当前分组内当前节点状态变化至报警、反馈的所有节点设备的状态显示灯。
如图5所示，分组点灯/启停指令由8位分组地址位(A0至A7)、分组点灯 /启停指令位(C0至C7)及32位单点点灯/启停指令位组成。
每进行一次分组点灯/启动，使得当前分组内需要停止功能模块的所有节点设备执行停止指令，或使得当前分组内需要开启功能模块的所有节点设备执行开启指令，或使得当前分组内需要点亮状态显示灯的所有节点设备执行点灯指令。每次进行分组点灯/启动时，通过分组点灯/启停指令位指示执行分组停止指令、分组开启指令或分组点灯指令，同时，通过32位单点点灯/启停指令位依据小组号及点号对32位中的相应位进行相应设置，为当前分组内的每个节点设备设定单点停止指令、单点开启指令或单点点灯指令。单点停止指令、单点开启指令或单点点灯指令与分组停止指令、分组开启指令或分组点灯指令相匹配的节点设备执行停止指令、开启指令或点灯指令。
分组号为m的分组执行多次分组点灯/启动后，完成对分组内所有需要操作的节点设备的操作后，完成分组号为m的分组点灯/启停。
分组号为m的分组点灯/启停完成后，再进行分组号为m+1的分组的分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组点灯/启停，进而依据分组号依序完成所有分组的分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组点灯/启停。

Claims (5)

1.一种二总线系统，包括挂载在二总线上的控制回路板以及多个节点设备，每个节点设备包括探头、功能模块以及用于向外界显示当前节点设备状态的状态显示模块；节点设备通过探头监测功能模块的相关状态，进而产生相关的节点状态信息，节点状态信息包括正常、报警或反馈、故障、异常；若节点状态信息为报警或反馈，则节点设备输出报警或反馈；
控制回路板经由二总线基于二总线协议采集节点设备的节点状态信息，并基于采集到的节点状态信息，停止或启动相关节点设备的功能模块，并控制相关节点设备的状态显示模块；
在二总线协议中，每32个节点设备为一个分组，则所有的节点设备分为M个分组，1≤M≤8，M个分组由M个分组号唯一表示；每个分组又进一步分为8个小组，每个小组由4个节点设备组成；同一个分组内的8个小组由8个小组号唯一表示；同一个小组内的4个节点设备由4个点号唯一表示；
为每个节点设备分配唯一的8位二进制地址，则该8位二进制地址的第5位至第7位表示分组号，分组号＝0,1,…,(M-1)；第2位至第4位表示小组号，小组号＝0,1,…,7；第0位及第1位表示点号，点号＝0,1,…,3；
控制回路板基于二总线协议进行分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组点灯/启停，则有：
控制回路板基于二总线协议对分组号为m的分组进行分组正常查询包括以下步骤，m＝0,1,…,(M-1)：
步骤1-1、控制回路板向属于分组号为m的分组的所有节点设备发送分组正常查询指令，该分组正常查询指令由1位起始位、8位分组地址位、8位分组正常查询命令位及7个同步脉冲依次组成，其中：
8位分组地址位用于表示分组号m；
7个同步脉冲中相邻两个同步脉冲之间，以及第1个同步脉冲与8位分组正常查询命令位中第0位数据之间的时间间隔为T，则有T＝D1+4×TAns+D2，式中：D1、D2为预先设置的延时时长；TAns为应答信号总时长，TAns＝N1+N2；
步骤1-2、节点设备解析分组正常查询指令中的8位分组地址位，将8位分组地址位所表示的地址与节点设备8位二进制地址的第5位至第7位进行匹配，若匹配成功，则表示当前节点设备属于分组号为m的分组；
步骤1-3、由属于分组号为m的分组的32个节点设备接收8位分组正常查询命令位及同步脉冲后，依据节点设备自身的节点状态信息向控制回路板反馈应答信号，具体包括以下步骤：
步骤1-3-1、设置接收小组号为0；
步骤1-3-2、当前分组的节点设备将接收小组号与节点设备8位二进制地址的第2位至第4位进行匹配：
若匹配成功，则小组号为接收小组号的四个节点设备接收当前同步脉冲，进入步骤1-3-3，其中：当接收小组号为0时，将8位分组正常查询命令位中第0位数据作为当前同步脉冲；当接收小组号不为0时，将7个同步脉冲中处于当前时隙的同步脉冲作为当前同步脉冲；若匹配失败，则小组号不等于接收小组号的其他节点设备等待接收当前同步脉冲；
步骤1-3-3、小组号为接收小组号的四个节点设备捕获当前同步脉冲的下降沿后，四个节点设备分别按照各自的点号延时一定时间长度后，依据各自节点状态信息向控制回路板反馈应答信号；
若当前节点设备的节点状态信息为正常，则当前节点设备反馈的应答信号为N1 ms的高电平加N2ms的低电平，表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答；否则当前节点设备反馈的应答信号为(N1+N2)ms的低电平，表示当前节点设备对分组正常查询指令未出回答；
当前小组内点号为i的节点设备i，i＝0,1,…,3，其延时Ti ms反馈应答信号，则Ti＝D1+i×TAns；
在本步骤中，还将接收小组号更新为接收小组号+1后，返回步骤1-3-2，直至遍历当前分组内的所有小组；
控制回路板基于二总线协议对分组号为m的分组进行分组报警、反馈查询包括以下步骤，m＝0,1,…,(M-1)：
步骤2-1、控制回路板向属于分组号为m的分组的所有节点设备发送分组报警、反馈查询指令，该分组报警、反馈查询指令由1位起始位、8位分组地址位、8位分组报警、反馈查询命令位及7个同步脉冲依次组成，其中：
8位分组地址位用于表示分组号m；
7个同步脉冲中相邻两个同步脉冲之间，以及第1个同步脉冲与8位分组正常查询命令位中第0位数据之间的时间间隔为T；
步骤2-2、节点设备解析分组报警、反馈查询指令中的8位分组地址位，将8位分组地址位所表示的地址与节点设备8位二进制地址的第5位至第7位进行匹配，若匹配成功，则表示当前节点设备属于分组号为m的分组；
步骤2-3、由属于分组号为m的分组的32个节点设备接收8位分组报警、反馈查询命令位及同步脉冲后，依据节点设备自身的节点状态信息向控制回路板反馈应答信号，具体包括以下步骤：
步骤2-3-1、设置接收小组号为0；
步骤2-3-2、当前分组的节点设备将接收小组号与节点设备8位二进制地址的第2位至第4位进行匹配：
若匹配成功，则小组号为接收小组号的四个节点设备接收当前同步脉冲，其中：当接收小组号为0时，将8位分组报警、反馈查询命令位中第0位数据作为当前同步脉冲；当接收小组号不为0时，将7个同步脉冲中处于当前时隙的同步脉冲作为当前同步脉冲，进入步骤2-3-3；若匹配失败，则小组号不等于接收小组号的其他节点设备等待接收当前同步脉冲；
步骤2-3-3、小组号为接收小组号的四个节点设备捕获当前同步脉冲的下降沿后，四个节点设备分别按照各自的点号延时一定时间长度后，依据各自节点状态信息向控制回路板反馈应答信号；
若当前节点设备的节点状态信息为报警、反馈，则当前节点设备反馈的应答信号为N1ms的高电平加N2ms的低电平，表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答；否则当前节点设备反馈的应答信号为(N1+N2)ms的低电平，表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未出回答；
当前小组内点号为i的节点设备i，i＝0,1,…,3，其延时Tims反馈应答信号，则Ti＝D1+i×TAns；
在本步骤中，还将接收小组号更新为接收小组号+1后，返回步骤2-3-2，直至遍历当前分组内的所有小组；
分组号为m的分组完成了分组正常查询以及分组报警、反馈查询后，控制回路板依据当前分组内各节点设备反馈的应答信号进一步判断是否需要进行单点状态查询，以确认相应节点设备的节点状态是否发生变化；
对于当前分组内的第j个节点设备，对其进行单点状态查询包括以下步骤，j＝1,2,…,32：
步骤3-1、控制回路板依据进行分组正常查询以及分组报警、反馈查询接受到的当前分组内所有节点设备反馈的32个应答信号的时序，确定第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号以及进行分组报警、反馈查询时的应答信号；
步骤3-2、若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未做出回答，则进一步判断已存的第j个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为正常，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令未做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答，则进一步判断已存的第j个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为报警、反馈，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令未做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令未做出回答，则进一步判断已存的第j个节点设备的当前节点状态，若当前节点状态为故障，第j个节点设备的状态未发生改变，则不需要对第j个节点设备进行单点状态查询，否则，进入步骤3-3；
若第j个节点设备进行分组正常查询时的应答信号表示当前节点设备对分组正常查询指令做出回答，进行分组报警、反馈查询时的应答信号表示当前节点设备对分组报警、反馈查询指令做出回答，则进入步骤3-3。
步骤3-3、控制回路板依据当前分组的分组号以及第j个节点设备的应答信号在当前分组的32个应答信号中的时序获得第j个节点设备的8位二进制地址；控制回路依据获得的8位二进制地址向第j个节点设备发送单点通信指令，该单点通信指令由1位起始位、8位地址位、8位状态查询命令位组成；
步骤3-4、第j个节点设备获得单点通信指令后，向控制回路板反馈状态数据，该状态数据由1位起始位、8位数据位以及8位状态位组成，8为状态位用于表示第j个节点设备的节点状态信息；
步骤3-5、控制回路板获得第j个节点设备反馈的状态数据后，基于8位状态位获得节点状态信息，将该节点状态信息与已存的第j个节点设备的当前节点状态相比较：若相同，则第j个节点设备的当前节点状态未发生改变；若不相同，则第j个节点设备的当前节点状态发生改变，并基于第j个节点设备反馈的节点状态信息更新已存的第j个节点设备的当前节点状态；
若分组号为m的分组内所有节点设备的当前节点状态均未发生改变，将当前分组定义为状态不变分组，进而对分组号为m的分组进行分组状态显示/启停；若分组号为m的分组内有任意节点设备的当前节点状态发生了改变，将当前分组定义为状态变化分组，进而对分组号为m的分组进行分组状态显示/启停；
对分组号为m的分组进行分组状态显示/启动包括以下步骤：
步骤4-1、若当前分组为状态不变分组，则跳出分组状态显示/启动方法，完成分组号为m的分组状态显示/启动；若当前分组为状态变化分组，则进入步骤4-2。
步骤4-2、依据改变后的当前节点状态，发送相应的分组状态显示/启动指令：
若当前节点状态变化至正常，则发送分组启动指令，启动当前分组内当前节点状态变化至正常的所有节点设备；
若当前节点状态变化至故障或异常，则发送分组停止指令，停止当前分组内当前节点状态变化至故障或异常的所有节点设备的功能模块；
若当前节点状态变化至报警、反馈，则发送分组状态显示指令，操作当前分组内当前节点状态变化至报警、反馈的所有节点设备的状态显示模块；
分组状态显示/启停指令由8位分组地址位、分组状态显示/启停指令位及32位单点状态显示/启停指令位组成；
每进行一次分组状态显示/启动，使得当前分组内需要停止功能模块的所有节点设备执行停止指令，或使得当前分组内需要开启功能模块的所有节点设备执行开启指令，或使得当前分组内需要操作状态显示模块的所有节点设备执行状态显示指令；
每次进行分组状态显示/启动时，通过分组状态显示/启停指令位指示执行分组停止指令、分组开启指令或分组状态显示指令，同时，通过32位单点状态显示/启停指令位依据小组号及点号对32位中的相应位进行相应设置，为当前分组内的每个节点设备设定单点停止指令、单点开启指令或单点状态显示指令；仅单点停止指令、单点开启指令或单点状态显示指令与分组停止指令、分组开启指令或分组状态显示指令相匹配的节点设备执行停止指令、开启指令或状态显示指令；
状态变化分组执行多次分组状态显示/启动后，以完成对分组内所有需要操作的节点设备的操作后，完成分组号为m的分组点灯/启停；
分组号为m的分组状态显示/启停完成后，再进行分组号为m+1的分组的分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组状态显示/启停，进而依据分组号依序完成所有分组的分组正常查询、分组报警、反馈查询以及分组状态显示/启停。
2.如权利要求1所述的一种二总线系统，其特征在于，所述状态显示模块包括状态显示灯，通过状态显示灯的关闭或点亮来反映当前节点设备的相关状态。
3.如权利要求1所述的一种二总线系统，其特征在于，所述8位分组正常查询命令位中的第7位为1，表示该正常查询命令为分组查询命令。
4.如权利要求1所述的一种二总线系统，其特征在于，所述8位分组报警、反馈查询命令位中的第7位为1，表示该报警、反馈查询命令为分组报警、反馈查询命令。
5.如权利要求1所述的一种二总线系统，其特征在于，所述8位状态查询命令位中，第7位为0，表示当前指令为单点指令。
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