CN114079593A - 级联系统及地址分配识别方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种级联系统及地址分配识别方法。该级联系统包括：主控模块、N个扩展模块以及N个地址分配模块；地址分配模块包括分压电路和电压跟随器，N个地址分配模块中的分压电路的分压系数相同；N个地址分配模块串联，位于头部的地址分配模块的输入端与主控模块的电压输出接口连接；每个扩展模块与一个地址分配模块连接，扩展模块获取地址分配模块中分压节点的电压值，根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址。基于本申请公开的方案，能够提高扩展模块的地址分配效率和可靠性。

Description

级联系统及地址分配识别方法

技术领域

本申请属于通信技术领域，尤其涉及一种级联系统及地址分配识别方法。

背景技术

在多个扩展模块级联使用的系统中，通常采用串行总线的方式在扩展模块与主控模块之间建立通信。为了区分各个扩展模块，需要为每个扩展模块分配地址，且该地址必须唯一。

目前，在每个扩展模块中安装一个拨码开关，通过人工设置拨码开关为扩展模块分配地址，扩展模块通过拨码开关识别自身的地址。但是，这种方案存在弊端，例如：人工设置拨码开关的效率低下；在人工设置拨码开关时容易发生操作失误，导致地址错误或者地址重复等问题，地址分配的可靠性较低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种级联系统及地址分配识别方法，以提高扩展模块的地址分配效率和可靠性。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种级联系统，包括主控模块、N个扩展模块以及N个地址分配模块，所述主控模块与所述N个扩展模块通过总线连接，N的取值大于或等于2；

所述地址分配模块包括分压电路和电压跟随器，所述分压电路的第一端为所述地址分配模块的输入端，所述分压电路的第二端接地，所述电压跟随器的正向输入端与所述分压电路的分压节点连接，所述电压跟随器的反向输入端与所述电压跟随器的输出端连接，所述电压跟随器的输出端为所述地址分配模块的输出端，所述N个地址分配模块中的分压电路的分压系数相同；

所述N个地址分配模块串联，位于头部的地址分配模块的输入端与所述主控模块的电压输出接口连接；

每个扩展模块与一个地址分配模块连接，且N个扩展模块与不同的地址分配模块连接，所述扩展模块获取地址分配模块中分压节点的电压值，根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，其中，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压信息。

可选的，在上述级联系统中，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值；

所述扩展模块根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，具体为：所述扩展模块在所述地址列表中查找与获取到的电压值的差值最小的标定电压值，将查找到的标定电压值对应的地址确定为自身的地址。

可选的，在上述级联系统中，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压区间；

所述扩展模块根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，具体为：所述扩展模块比较获取到的电压值与各个标定电压区间，将获取到的电压值所处的标定电压区间对应的地址确定为自身的地址。

可选的，在上述级联系统中，所述扩展模块包括模数转换器，通过所述模数转换器获取地址分配模块中分压节点的电压值。

可选的，在上述级联系统中，所述地址分配模块布置于底板上，所述底板上还布置有与所述地址分配模块的输入端连接的第一类型电接插件、以及与所述地址分配模块的输出端连接的第二类型的电接插件，其中，所述第一类型电接插件和所述第二类型电接插件配合使用。

可选的，在上述级联系统中，所述扩展模块通过电插接件与所述地址分配模块连接。

本申请还提供一种地址分配识别方法，应用于级联系统中的扩展模块，所述级联系统包括主控模块、N个扩展模块以及N个地址分配模块，所述主控模块与所述N个扩展模块通过总线连接，N的取值大于或等于2；所述地址分配模块包括分压电路和电压跟随器，所述分压电路的第一端为所述地址分配模块的输入端，所述分压电路的第二端接地，所述电压跟随器的正向输入端与所述分压电路的分压节点连接，所述电压跟随器的反向输入端与所述电压跟随器的输出端连接，所述电压跟随器的输出端为所述地址分配模块的输出端，所述N个地址分配模块中的分压电路的分压系数相同；所述N个地址分配模块串联，位于头部的地址分配模块的输入端与所述主控模块的电压输出接口连接；每个扩展模块与一个地址分配模块连接，且N个扩展模块与不同的地址分配模块连接；所述方法包括：

获取与自身连接的地址分配模块中分压节点的电压值；

根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址；

其中，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压信息。

可选的，在上述方法中，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值；

所述根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，包括：在所述地址列表中查找与获取到的电压值的差值最小的标定电压值，将查找到的标定电压值对应的地址确定为自身的地址。

可选的，在上述方法中，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值；

所述根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，包括：比较获取到的电压值与各个标定电压区间，将获取到的电压值所处的标定电压区间对应的地址确定为自身的地址。

由此可见，本申请的有益效果为：

本申请公开的级联系统，包括主控模块、N个扩展模块和N个地址分配模块，其中，主控模块与N个扩展模块通过总线连接，每个地址分配模块包括分压电路和电压跟随器，N个地址分配模块串联，位于头部的地址分配模块的输入端与主控模块的电压输出接口连接，每个扩展模块与一个地址分配模块连接，扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值，根据该电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址。可以看到，本申请公开的级联系统，扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值后，就可以根据该电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，提高了扩展模块的地址分配识别效率，而且该方案减少了人工参与，与人工设置拨码开关的方案相比，能够提高可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种级联系统的结构示意图；

图2为本申请公开的另一种级联系统的结构示意图；

图3为本申请公开的一种地址分配识别方法的流程图。

具体实施方式

本申请公开一种级联系统及地址分配识别方法，以提高扩展模块的地址分配效率和可靠性。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1，图1为本申请公开的一种级联系统的结构示意图。

该级联系统包括主控模块100、N个扩展模块以及N个地址分配模块，主控模块100与N个扩展模块通过总线连接。在图1中，N个扩展模块的标号依次为201、202至20N，N个地址分配模块的标号依次为301、302至30N，N的取值大于或等于2。

每个地址分配模块包括分压电路和电压跟随器。其中，分压电路的第一端为地址分配模块的输入端，分压电路的第二端接地，电压跟随器的正向输入端与分压电路的分压节点连接，电压跟随器的反向输入端与电压跟随器的输出端连接，电压跟随器的输出端为地址分配模块的输出端。另外，N个地址分配模块中的分压电路的分压系数相同。

这里以地址分配模块301为例，地址分配模块301中的分压电路包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。第一分压电阻R1的第一端为地址分配模块301的输入端，第一分压电阻R1的第二端与第二分压电阻R2的第一端连接，第二分压电阻R2的第二端接地，第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的公共端为地址分配模块301的分压节点。电压跟随器U1的正向输入端与第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的公共端连接，电压跟随器U1的反向输入端与电压跟随器U1的输出端连接，电压跟随器U1的输出端为地址分配模块301的输出端。

N个地址分配模块串联，位于头部的地址分配模块的输入端与主控模块100的电压输出接口连接。以图1所示的级联系统为例，地址分配模块301、地址分配模块302、…地址分配模块30N依次连接，主控模块100的电压输出接口与位于头部的地址分配模块301的输入端连接。

每个扩展模块与一个地址分配模块连接，且N个扩展模块与不同的地址分配模块连接。需要说明的是，每个扩展模块只需要一个I/O接口与地址分配模块连接。扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值，根据电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址。其中，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压信息。

以图1所示的级联系统为例，扩展模块201与地址分配模块301连接，扩展模块202与地址分配模块302连接，以此类推，扩展模块20N与地址分配模块30N连接。扩展模块201获取地址分配模块301中分压节点的电压值，根据该电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，扩展模块202获取地址分配模块302中分压节点的电压值，根据该电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，扩展模块20N获取地址分配模块30N中分压节点的电压值，根据该电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址。

实施中，扩展模块可以与电压跟随器的正向输入端、反向输入端或者输出端连接，均可以获取到地址分配模块中分压节点的电压值。

需要说明的是，地址分配模块中的电压跟随器起到隔离各级电压的作用，从而保证当级联系统中增加或减少地址分配模块和扩展模块时，不会影响前级扩展模块的地址识别。

下面对图1所示的级联系统的地址分配识别原理进行说明。

主控模块100输出的电压记为ADD。地址分配模块301对由主控模块100输入的电压进行分压，地址分配模块301输出的电压记为ADD1。地址分配模块302对由地址分配模块301输入的电压进行分压，地址分配模块302输出的电压记为ADD2。以此类推，地址分配模块30N对由前一级地址分配模块输入的电压进行分压，地址分配模块30N输出的电压记为ADDN。

其中：

以此类推：

在以上公式中，R1为第一分压电阻R1的电阻值，R2为第二分压电阻R2的电阻值。应用中，可以根据实际需求设置分压电路的分压系数，但应保证N个地址分配模块中的N个分压电路的分压系数相同。这里是以N个地址分配模块中的分压电路的结构相同为例进行说明的。

由于第一分压电阻R1的电阻值、第二分压电阻R2的电阻值，以及主控模块100的输出电压值ADD均是确定的，因此可以确定出ADD1、ADD2、…、ADDN的值。

预先构建地址列表，该地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压信息。扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值，根据获取到的电压值以及预先构建的地址列表，就可以确定自身的地址。

其中，扩展模块可以为传感器，或者为其他需要与主控模块通信的器件或设备，例如，通信设备、智能楼宇控制器、数字及模拟信号采集设备等。

本申请公开的级联系统，包括主控模块、N个扩展模块和N个地址分配模块，其中，主控模块与N个扩展模块通过总线连接，每个地址分配模块包括分压电路和电压跟随器，N个地址分配模块串联，位于头部的地址分配模块的输入端与主控模块的电压输出接口连接，每个扩展模块与一个地址分配模块连接，扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值，根据该电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址。可以看到，本申请公开的级联系统，扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值后，就可以根据该电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，提高了扩展模块的地址分配识别效率，而且该方案减少了人工参与，与人工设置拨码开关的方案相比，能够提高可靠性。

在本申请的另一个实施例中，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值。

相应的，扩展模块根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，具体为：扩展模块在地址列表中查找与获取到的电压值的差值最小的标定电压值，将查找到的标定电压值对应的地址确定为自身的地址。

也就是说，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值。扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值后，在地址列表中查找最接近该电压值的标定电压值，将查找到的最接近的标定电压值对应的地址确定为自身的地址。

在本申请的另一个实施例中，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压区间。

相应的，扩展模块根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，具体为：扩展模块比较获取到的电压值与各个标定电压区间，将获取到的电压值所处的标定电压区间对应的地址确定为自身的地址。

也就是说，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压区间。扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值后，在地址列表中查找该电压值所处的标定电压区间，将查找到的标定电压区间对应的地址确定为自身的地址。

在本申请的另一个实施例中，扩展模块包括模数转换器(ADC)，通过模数转换器获取地址分配模块中分压节点的电压值，如图2所示。扩展模块获取到的分压节点的电压值具体为ADC采样值。实施中，模数转换器的输入端可以与电压跟随器的正向输入端、反向输入端或者输出端连接。

下面以N个地址分配模块中的分压电路采用相同结构，且R1/R2＝1/10为例，对扩展模块的地址分配识别过程进行说明。

N个分压电路中R1/R2＝1/10，那么：

…

从以上公式可得，级联系统中相邻扩展模块获取到的电压倍数关系为：

如果主控模块100的输出电压ADD为3.3V，那么相邻扩展模块获取的电压差约为0.300V。

以模数转换器精度为10bit计算可得，模数转换器的最小分辨电压为3.3V/2¹⁰≈0.003V。假设模数转换器的非线性误差为±4LSB，那么模数转换器实际可分辨最小电压为±0.012V，由于非理想电路，假设电路本身带入的干扰使电压偏差为±0.5％，则电压最大偏差为3.3V×(±0.5％)≈±0.0165V。

为保证地址列表中地址的唯一性和确定性，将模数转换器采用误差最大化，则最小精度约为57mV，级联系统最多可包含18个扩展模块。

作为一种实施方式，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值(也就是ADC理论采样值)，如表1所示。相应的，扩展模块根据获取到的电压值和预先构建地址列表确定自身的地址，具体为：扩展模块在地址列表中查找与获取到的电压值(ADC采样值)的差值最小的标定电压值，将查找到的标定电压值对应的地址确定为自身的地址。

表1

作为另一种实施方式，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压区间(也就是ADC实际可允许采样区间)，如表2所示。其中，每个地址对应的ADC实际可允许采样区间是根据该地址对应的ADC理论采样值确定出的。相应的，扩展模块根据获取到的电压值和预先构建地址列表确定自身的地址，具体为：扩展模块比较获取到的电压值(ADC采样值)与各个标定电压区间，将获取到的电压值所处的标定电压区间对应的地址确定为自身的地址。

表2

当然，上述仅是以主控模块的输出电压ADD为3.3V、模数转换器的精度为10bit为例对本申请公开的级联系统进行介绍。在实施中，可以通过调整主控模块的输出电压、模数转换器的精度、分辨率、以及分压电路的分压系数实现更多扩展模块的级联应用。

在本申请的另一个实施例中，将地址分配模块布置于底板上。另外，底板上还布置有与地址分配模块的输入端连接的第一类型的电接插件、以及与地址分配模块的输出端连接的第二类型的电接插件。其中，第一类型的电接插件和第二类型的电接插件配合使用，能够实现两个地址分配模块的电连接。

实施中，第一类型的电接插件为电接插件公头(如插头)，第二类型的电接插件为电接插件母头(如插座)，或者，第一类型的电接插件为电接插件母头，第二类型的电接插件为电接插件公头。

可选的，扩展模块通过电插接件与地址分配模块连接。例如，将扩展模块布置于上述底板，通过板对板连接器实现扩展模块和地址分配模块之间的连接。

基于上述方案，可以实现级联系统的快速扩展。而且，扩展模块即插即用，将扩展模块与相应的地址分配模块连接后，扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值，根据该电压值和预先构建的地址列表就可以确定出自身的地址，无需主控模块的参与。

需要说明的是，本申请中级联系统中各部件之间的连接均是指电连接。

本申请还公开一种地址分配识别方法，该方法应用于上述级联系统中的扩展模块。参见图3所示，该地址分配识别方法包括：

S301：获取与自身连接的地址分配模块中分压节点的电压值。

S302：根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址。

其中，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压信息。

本申请公开的地址分配识别方法，扩展模块获取与其连接的地址分配模块中分压节点的电压值后，就可以根据该电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，提高了扩展模块的地址分配识别效率，而且该方案减少了人工参与，与人工设置拨码开关的方案相比，能够提高可靠性。

在本申请的一个实施例中，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值。相应的，扩展模块根据电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，具体为：扩展模块在地址列表中查找与获取到的电压值的差值最小的标定电压值，将查找到的标定电压值对应的地址确定为自身的地址。

在本申请的另一个实施例中，地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值。相应的，扩展模块根据电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，具体为：扩展模块比较获取到的电压值与各个标定电压区间，将获取到的电压值所处的标定电压区间对应的地址确定为自身的地址。

本申请公开的地址分配识别方法中各步骤的具体实现可以参见前文中关于级联系统的描述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的地址分配识别方法而言，可以参见级联系统的相关描述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种级联系统，其特征在于，包括主控模块、N个扩展模块以及N个地址分配模块，所述主控模块与所述N个扩展模块通过总线连接，N的取值大于或等于2；

所述地址分配模块包括分压电路和电压跟随器，所述分压电路的第一端为所述地址分配模块的输入端，所述分压电路的第二端接地，所述电压跟随器的正向输入端与所述分压电路的分压节点连接，所述电压跟随器的反向输入端与所述电压跟随器的输出端连接，所述电压跟随器的输出端为所述地址分配模块的输出端，所述N个地址分配模块中的分压电路的分压系数相同；

所述N个地址分配模块串联，位于头部的地址分配模块的输入端与所述主控模块的电压输出接口连接；

每个扩展模块与一个地址分配模块连接，且N个扩展模块与不同的地址分配模块连接，所述扩展模块获取地址分配模块中分压节点的电压值，根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，其中，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压信息。

2.根据权利要求1所述的级联系统，其特征在于，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值；

所述扩展模块根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，具体为：所述扩展模块在所述地址列表中查找与获取到的电压值的差值最小的标定电压值，将查找到的标定电压值对应的地址确定为自身的地址。

3.根据权利要求1所述的级联系统，其特征在于，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压区间；

所述扩展模块根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，具体为：所述扩展模块比较获取到的电压值与各个标定电压区间，将获取到的电压值所处的标定电压区间对应的地址确定为自身的地址。

4.根据权利要求1、2或3所述的级联系统，其特征在于，所述扩展模块包括模数转换器，通过所述模数转换器获取地址分配模块中分压节点的电压值。

5.根据权利要求1所述的级联系统，其特征在于，所述地址分配模块布置于底板上，所述底板上还布置有与所述地址分配模块的输入端连接的第一类型的电接插件、以及与所述地址分配模块的输出端连接的第二类型的电接插件，其中，所述第一类型的电接插件和所述第二类型的电接插件配合使用。

6.根据权利要求5所述的级联系统，其特征在于，所述扩展模块通过电插接件与所述地址分配模块连接。

7.一种地址分配识别方法，其特征在于，应用于级联系统中的扩展模块，所述级联系统包括主控模块、N个扩展模块以及N个地址分配模块，所述主控模块与所述N个扩展模块通过总线连接，N的取值大于或等于2；所述地址分配模块包括分压电路和电压跟随器，所述分压电路的第一端为所述地址分配模块的输入端，所述分压电路的第二端接地，所述电压跟随器的正向输入端与所述分压电路的分压节点连接，所述电压跟随器的反向输入端与所述电压跟随器的输出端连接，所述电压跟随器的输出端为所述地址分配模块的输出端，所述N个地址分配模块中的分压电路的分压系数相同；所述N个地址分配模块串联，位于头部的地址分配模块的输入端与所述主控模块的电压输出接口连接；每个扩展模块与一个地址分配模块连接，且N个扩展模块与不同的地址分配模块连接；所述方法包括：

获取与自身连接的地址分配模块中分压节点的电压值；

根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址；

其中，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值；

所述根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，包括：在所述地址列表中查找与获取到的电压值的差值最小的标定电压值，将查找到的标定电压值对应的地址确定为自身的地址。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述地址列表包括多个地址以及与各个地址对应的标定电压值；

所述根据获取到的电压值和预先构建的地址列表确定自身的地址，包括：比较获取到的电压值与各个标定电压区间，将获取到的电压值所处的标定电压区间对应的地址确定为自身的地址。

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