CN113852699A - 一种总线地址自动分配的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种总线地址自动分配的系统及其方法，总线地址自动分配的系统包括主机和至少2个总线设备；主机通过总线连接各个总线设备，前级的总线设备的输出端连接后级的总线设备的输入端；第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址设置指令给各个总线设备；被使能的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，被使能的总线设备继续响应，直至被使能的是最后的总线设备；最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机。由主机自动配置完成，无需用户在安装前手动分配，解决了现有需要手动设置不方便的问题。

Description

一种总线地址自动分配的系统及其方法

技术领域

本发明涉及RS485总线技术领域，尤其涉及一种总线地址自动分配的系统及其方法。

背景技术

RS485总线在智能化系统中应用非常广泛，是应用场景最多的总线之一。但是，传统的RS485总线中，一般都是采用主从查询模式，一个主机对应多个从机。例如，智能数据中心的温湿度监控系统中，一个主机需要对应许多温湿度设备，安装前都需要手动对所有的温湿度地址进行编码，如果装上地址不符合要求时还需拆下来重新设置，操作非常麻烦；其他监控系统、如智能电量仪表的RS485总线也存在同样问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种总线地址自动分配的系统及其方法，以解决现有RS485总线需要手动设置地址导致操作不方便的问题。

本发明实施例提供一种总线地址自动分配的系统，其包括主机和至少2个总线设备；所述主机通过总线连接各个总线设备，前级的总线设备的输出端连接后级的总线设备的输入端；

第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址设置指令给各个总线设备；

被使能的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；

所述主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，被使能的总线设备继续响应，直至被使能的是最后的总线设备；最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机。

可选地，所述的总线地址自动分配的系统中，包括n个总线设备，各个总线设备的正端相互连接在一起并连接总线的正线，各个总线设备的负端相互连接在一起并连接总线的负线；第一总线设备的输出端连接第二总线设备的输入端，第二总线设备的输出端连接第三总线设备的输入端，以此类推，第n-1总线设备的输出端连接第n总线设备的输入端。

可选地，所述的总线地址自动分配的系统中，所述各个总线设备未连接时，输入端默认为高电平，输出端默认为低电平。

可选地，所述的总线地址自动分配的系统中，各个总线设备按序依次连接后，第一总线设备的输入端为空，保持为高电平；第一总线设备自动被使能；

第二总线设备至第n总线设备的输入端均被拉为低电平，第n总线设备的输出端保持为低电平。

可选地，所述的总线地址自动分配的系统中，输入端为高电平的总线设备被使能，对主机下发的地址进行自动设置；设置完成时，该总线设备将自身的输入端下拉为低电平，将输出端上拉为高电平，并通过总线反馈响应指令给主机。

可选地，所述的总线地址自动分配的系统中，地址设置完成后，总线设备还将其输入端设置为输出模式，拉低前级的输出端。

可选地，所述的总线地址自动分配的系统中，所述主机还通过总线发送地址查询指令给各个总线设备；地址正确的总线设备返回查询结果指令给主机。

本发明实施例第二方面提供了一种系统的总线地址自动分配的方法，包括：

步骤A、第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址设置指令给各个总线设备；

步骤B、被使能的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；

步骤C、主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，返回步骤B，直至主机检测被使能的是最后的总线设备；

步骤D、最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机。

可选地，所述的总线地址自动分配的方法中，所述主机还通过总线发送地址重置指令给各个总线设备；被使能的总线设备响应地址重置指令，将地址恢复为出厂默认地址值。

本发明实施例提供的技术方案中，总线地址自动分配的系统包括主机和至少2个总线设备；所述主机通过总线连接各个总线设备，前级的总线设备的输出端连接后级的总线设备的输入端；第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址设置指令给各个总线设备；被使能的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；所述主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，被使能的总线设备继续响应，直至被使能的是最后的总线设备；最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机。由主机自动配置完成，无需用户在安装前一个一个手动分配地址，省时省力，解决了现有RS485总线需要手动设置地址导致操作不方便的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中总线地址自动分配的系统的结构框图。

图2为本发明实施例中各个总线设备连接后的端口电平示意图。

图3为本发明实施例中第一总线设备使能后级的总线设备的端口电平示意图。

图4为本发明实施例中总线地址自动分配的系统的功耗测量方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种总线地址自动分配的系统，其包括主机10和至少2个总线设备；所述主机10通过总线20连接各个总线设备，各个总线设备按序依次连接。第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址设置指令给各个总线设备；被使能的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，被使能的总线设备继续响应，直至被使能的是最后的总线设备；最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机。

具体为：所述主机通过总线20输出地址设置指令给各个总线设备；先由第一总线设备响应地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备，主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，被使能的总线设备响应该地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备，主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，以此类推，直至最后一个总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址、反馈响应指令给主机，由于其没有后级的总线设备，不会对进行使能操作。主机每次发送的地址设置指令，只有被使能的总线设备才能响应并设置地址，不会出现地址设置出错的情况，并且主机能自动为各个总线设备进行地址配置，无需人为配置，操作非常方便，还不受地址值的限制。

本实施例中，所述总线是RS485总线，总线设备为RS485总线设备。具体实施时，以n个总线设备为例，第一总线设备1RS485、第二总线设备2RS485、第n总线设备nRS485(n为正整数)分别代表一个独立的485总线设备。各个总线设备通过同一根RS485总线连接，各个总线设备的正端A相互连接在一起并连接RS485总线的正线(传输正数据D+)，各个总线设备的负端B相互连接在一起并连接RS485总线的负线(传输负数据D-)，使用这两根正负线来传输差分信号。

每个总线设备的端口中增加一个输入端IN和输出端OUT，各个总线设备按序连接，前级的总线设备的输出端OUT连接后级的总线设备的输入端IN，例如，第一总线设备1RS485的输出端OUT连接第二总线设备2RS485的输入端IN，第二总线设备2RS485的输出端OUT连接第三总线设备2RS485的输入端IN，以此类推，直至第n-1总线设备(n-1)RS485的输出端OUT连接第n总线设备nRS485的输入端IN。

各个总线设备未连接时，其输入端IN上的输入信号默认为高电平H，输出端OUT上的输出信号默认为低电平L。当相互之间接好线后，如图2所示，第一总线设备1RS485的输入端IN前端为空，没有连接任何设备，输入端IN上的第一输入信号保持为高电平，第一总线设备1RS485能自动被使能。第二总线设备2RS485至第n总线设备nRS485受前级输出端OUT的影响，输入端IN上的各个输入信号均被拉为低电平，第n总线设备nRS485的输出端OUT上的输出信号仍然默认为低电平。

输入端IN上的输入信号为高电平的总线设备被使能，这样才能接受响应，对主机通过RS485总线下发的地址(可以为主机下发的1或者任意地址)进行自动设置；设置完成时，该总线设备将自身输入端IN上的输入信号下拉为低电平L，将输出端OUT上的输出信号上拉为高电平H，并通过RS485总线反馈响应指令给主机，方便主机自动下发下一地址。例如，主机发送地址设置指令为ff 05 00 00 00 01，其中从左数的第一位的ff为万能地址，所有总线设备都能收到，但是只有输入端IN为高电平的总线设备才会响应；第二位的05表示约定分配地址时的功能码，可以设为其他值，只要避免与其它功能码冲突即可；其他位表示具体的地址值。响应的总线设备根据地址数据中的01将自身的地址设为1，并返回响应指令01 05 00 00 00 01给主机，其中，从左数的第一位的01表示已经设好地址为1了，主机可以开始设置下一个地址；第二位的05表示返回响应指令的功能码。

如图3所示，第一总线设备1RS485接受响应并自动分配地址后，其输入端IN上的输入信号下拉为低电平L，输出端OUT上的输出信号上拉为高电平H，从而将第二总线设备2RS485的输入端IN上的输入信号也上拉为高电平H。这样主机设置下一个地址时，输出的地址设置指令只有第二总线设备2RS485能响应。例如，主机第二次发送地址设置指令为ff 0500 00 00 02，ff为万能地址使所有总线设备都能收到，但是只有输入端IN为高电平的第二总线设备2RS485才会响应，第二总线设备2RS485根据02将自身的地址设为2，并将其输入端IN下拉为低电平L，将输出端OUT上拉为高电平H，还返回响应指令02 05 00 00 00 02给主机，表示已经设好地址为2了，主机可以开始设置下一个地址。

以此类推，所有总线设备收到主机分配的地址设置指令时，都重复上述操作，只有输入端IN为高的总线设备接受响应，自动分配主机下发的地址，分配完成时把自身的输入端IN设为低电平L，输出端OUT设为高电平H。需要理解的是，地址没有设置前，本总线设备的输入端IN为输入模式，会被前级的总线设备的输出端OUT拉高，地址设置完成后，本总线设备的输入端IN被设置成输出模式，拉低能力强，会拉低前级的输出端OUT使其变为低电平L，以避免前级的输出端OUT仍为高电平产生冲突；还可保证各个总线设备中，有且仅有一个输入端IN为高电平，主机设置地址时，有且仅有一个总线设备响应。

主机通过不断重复上述操作，直到所有总线设备完成地址分配，例如，直至第n总线设备nRS485的地址被分配为n。通常情况下，一条RS485总线上连接的总线设备的数量是已知的，用户通过主机设置地址时，将n的值输入至主机中。若n的值未知(如连接太多不方便数)，主机通过设置超时来处理，即主机判断预设时间(如1秒)达到后没有收到响应指令，即可判断已经全部设置完毕。第n总线设备nRS485与第一总线设备1RS485之间没有输出输入端口连接，因此，第n总线设备nRS485将输入端IN设为高电平，输出端OUT设为低电平L后，不会影响第一总线设备1RS485的端口电平。

若需查询所有地址是否分配到位，主机发送依次分配的所有地址遍历查询，例如，通过RS485总线发送地址查询指令01 03 00 00 00 00，02 03 00 00 00 00，n 03 00 0000 00，03表示查询；此时只有自身地址正确的总线设备才会返回查询结果指令01 03 0000 00 01，02 03 00 00 00 02，n 03 00 00 00n，n表示最后一个地址。主机判断查询结果指令中各个地址是否齐全，若有缺失则发送所缺地址的地址设置指令进行再次分配。若所有分配的地址都能依次响应，证明所有地址自动分配正确。

若需要重新分配地址(即地址初始化)，主机可发送地址重置指令，如ff 05 00 ff00 00，从左数的第四位的万能地址ff表示重置，按序从第一总线设备1RS485开始，其根据万能地址ff将自身的地址恢复为出厂默认地址值，将自身的输入端IN置高并设为输入模式，输出端OUT置低将后级的第二总线设备2RS485的输入端IN拉低，第二总线设备2RS485开始地址重置，以此类推，直至最后一个总线设备完成地址的重置。重置的过程与上面地址设置的步骤相同，区别在于发出的指令不同，地址值为出厂默认地址值。

需要理解的是，为了避免与其他功能码冲突，用于表示重置的万能地址ff设置在固定的位置，固定的长度个数，在具体实施时也可用其他字母来表示重置，如aa、bb。

基于上述的总线地址自动分配的系统，本发明还提供一种总线地址自动分配的方法，请参阅图4，所述方法包括：

S10、第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址设置指令给各个总线设备；

S20、被使能的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；

S30、主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，返回步骤S20，直至主机检测被使能的是最后的总线设备；

S40、最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机。

其中，各个总线设备未连接时，其输入端IN上默认为高电平H，输出端OUT默认为低电平L。各个总线设备按序依次连接，即前级的总线设备的输出端OUT连接后级的总线设备的输入端IN。各个总线设备的输入端IN为高电平时，被使能。由于第一总线设备1RS485的输入端IN悬空，没有连接任何设备，输入端IN保持为高电平，因此，在所述步骤S10中，第一总线设备1RS485能自动被使能。

主机通过总线输出地址设置指令虽然会下发给每个总线设备，但只有被使能的总线设备才能响应。在所述步骤S20中，被使能的总线设备对主机通过RS485总线下发的地址进行自动分配；分配完成时，该总线设备将自身输入端IN上的输入信号下拉为低电平L，将输出端OUT上的输出信号上拉为高电平H，由于前级的总线设备的输出端OUT连接后级的总线设备的输入端IN，前级的输出端OUT即可将后级的输入端IN上拉为高电平，即可使能所接的后级的总线设备。在地址没有设置前，本总线设备的输入端IN为输入模式，会被前级的总线设备的输出端OUT拉高，地址设置完成后，在所述还使能所接的后级的总线设备的步骤之后，还包括本总线设备的输入端IN设置成输出模式，拉低前级的输出端OUT使其变为低电平L。

重复步骤S20～S30，直至被使能的是最后的总线设备。通常情况下，主机已知所接的总线设备的个数，因此能自动识别出最后的总线设备。最后的总线设备配置完地址后，将其输入端IN设为高电平，输出端OUT设为低电平L；由于其与第一总线设备没有连接，电平设置后不会影响第一总线设备的端口电平。最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，主机根据其响应指令即可判断地址已经完成配置。

配置完成后，主机还可发送地址查询指令来查询所有地址是否分配到位。若需要重新分配地址，主机还可发送地址重置指令，即所述总线地址自动分配的方法还包括：

步骤100、第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址重置指令给各个总线设备；

步骤200、被使能的总线设备响应对应的地址重置指令，将地址恢复为出厂默认地址值并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；

步骤300、主机收到响应指令后输出下一个地址重置指令，返回步骤S20，直至主机检测被使能的是最后的总线设备；

步骤400、最后的总线设备响应对应的地址重置指令，将地址恢复为出厂默认地址值并反馈响应指令给主机。

需要理解的是，地址设置指令、地址查询指令、地址重置指令可以两两结合或三者一起使用。由于主机能根据当前响应指令中的地址识别出当前配置的是哪个总线设备，下一个总线设备可以继续进行地址设置，若不需要设置可进行地址查询来判断是否设置正确；若下一个总线设备中现有的地址不符合要求，可发出地址重置指令恢复为出厂默认地址值或直接发出地址设置指令进行修改。用户不用将连接好的总线设备拆下后重新设置，通过主机即可完成任意总线设备的地址自动配置。

综上所述，本发明提供的总线地址自动分配的系统及其方法，由主机通过RS485总线下发对应的指令来对相应的总线设备进行地址设置、地址重置或地址查询，全程由主机自动配置完成，无需用户在安装前一个一个手动分配地址，省时省力；并且，配置完成后若有问题，还可在保持连接的状态下修改对应的总线设备，无需将其拆下来修改，解决了安装后再修改地址导致的操作麻烦的问题，主机的操控非常简单，可以在线下分配完地址后再安装总线设备，也可在总线设备安装完成后在线分配地址，适用场景多样化，满足用户的不同安装需求。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种总线地址自动分配的系统，其特征在于，包括主机和至少2个总线设备；所述主机通过总线连接各个总线设备，前级的总线设备的输出端连接后级的总线设备的输入端；

第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址设置指令给各个总线设备；

被使能的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；

所述主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，被使能的总线设备继续响应，直至被使能的是最后的总线设备；最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机。

2.根据权利要求1所述的总线地址自动分配的系统，其特征在于，包括n个总线设备，各个总线设备的正端相互连接在一起并连接总线的正线，各个总线设备的负端相互连接在一起并连接总线的负线；第一总线设备的输出端连接第二总线设备的输入端，第二总线设备的输出端连接第三总线设备的输入端，以此类推，第n-1总线设备的输出端连接第n总线设备的输入端。

3.根据权利要求2所述的总线地址自动分配的系统，其特征在于，所述各个总线设备未连接时，输入端默认为高电平，输出端默认为低电平。

4.根据权利要求3所述的总线地址自动分配的系统，其特征在于，各个总线设备按序依次连接后，第一总线设备的输入端为空，保持为高电平；第一总线设备自动被使能；

第二总线设备至第n总线设备的输入端均被拉为低电平，第n总线设备的输出端保持为低电平。

5.根据权利要求3所述的总线地址自动分配的系统，其特征在于，输入端为高电平的总线设备被使能，对主机下发的地址进行自动设置；设置完成时，该总线设备将自身的输入端下拉为低电平，将输出端上拉为高电平，并通过总线反馈响应指令给主机。

6.根据权利要求5所述的总线地址自动分配的系统，其特征在于，地址设置完成后，总线设备还将其输入端设置为输出模式，拉低前级的输出端。

7.根据权利要求6所述的总线地址自动分配的系统，其特征在于，所述主机还通过总线发送地址查询指令给各个总线设备；地址正确的总线设备返回查询结果指令给主机。

8.根据权利要求7所述的总线地址自动分配的系统，其特征在于，所述主机还通过总线发送地址重置指令给各个总线设备；被使能的总线设备响应地址重置指令，将地址恢复为出厂默认地址值。

9.一种采用权利要求1所述的系统的总线地址自动分配的方法，其特征在于，包括：

步骤A、第一总线设备被使能，主机通过总线输出地址设置指令给各个总线设备；

步骤B、被使能的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机，还使能所接的后级的总线设备；

步骤C、主机收到响应指令后输出下一个地址设置指令，返回步骤B，直至主机检测被使能的是最后的总线设备；

步骤D、最后的总线设备响应对应的地址设置指令来设置地址并反馈响应指令给主机。

10.根据权利要求9所述的总线地址自动分配的方法，其特征在于，所述主机还通过总线发送地址重置指令给各个总线设备；被使能的总线设备响应地址重置指令，将地址恢复为出厂默认地址值。

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