CN114143884A

CN114143884A - 一种基于刀片式io设备的信息通信方法、刀片式io设备

Info

Publication number: CN114143884A
Application number: CN202111441725.0A
Authority: CN
Inventors: 伊利东; 王菲; 陈立; 吕标俊; 忻孝琦
Original assignee: Hangzhou Core Control Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Core Control Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-03-04

Abstract

本申请实施例提一种基于刀片式IO设备的信息通信方法、刀片式IO设备。其中，刀片式IO设备包括主模块以及多个从模块，实施该方法包括：主模块基于已分配给各所述从模块的IO地址，通过其内置的第一输出端口分别向各所述从模块发送询问命令；各所述从模块分别基于其内置的第二输入端口，进行询问命令的接收，并在确定处于正常工作状态时，通过其内置的第二输出端口向所述主模块传输应答指令；主模块基于其内置的第一输入端口对于应答指令的接收状态，对各所述从模块的工作状态进行判定，并在确定任一从模块处于异常工作状态时，控制指示灯进行异常提示。该方法的实施能够降低研发成本，保障技术发展。

Description

一种基于刀片式IO设备的信息通信方法、刀片式IO设备

技术领域

本申请涉及信息通信技术领域，具体而言，涉及一种基于刀片式IO设备的信息通信方法、刀片式IO设备。

背景技术

目前主流的刀片式IO(Input/Output，输入/输出)设备，泛指控制计算机数据流动的体制，包括程序、硬件。其中，该设备中的每个执行模块都需要设置Ethercat(以太网控制自动化技术)从站芯片，以保证信息的即时通信速率。但是，由于Ethercat从站芯片价格相对较贵，尤其在当前全球芯片紧缺，Ethercat从站芯片供货周期紧张的情况下，在每个执行模块中设置Ethercat从站芯片，将导致研发成本的提高，在一定程度上，造成资金浪费的情况下，将不利于技术的发展，降低企业的研发激情。

发明内容

本申请实施例的目的在基于提供一种基于刀片式IO设备的信息通信方法、刀片式IO设备，可以降低研发成本，保障技术发展。

本申请实施例还提供了一种基于刀片式IO设备的信息通信方法，所述刀片式IO设备包括主模块以及多个从模块，包括以下步骤：

主模块基于已分配给各所述从模块的IO地址，通过其内置的第一输出端口分别向各所述从模块发送询问命令；

各所述从模块分别基于其内置的第二输入端口，进行询问命令的接收，并在确定处于正常工作状态时，通过其内置的第二输出端口向所述主模块传输应答指令；

主模块基于其内置的第一输入端口对于应答指令的接收状态，对各所述从模块的工作状态进行判定，并在确定任一从模块处于异常工作状态时，控制指示灯进行异常提示。

第二方面，本申请实施例还提供了一种刀片式IO设备，所述设备包括主模块以及多个从模块，其中：

所述主模块，用于基于已分配给各所述从模块的IO地址，通过其内置的第一输出端口分别向各所述从模块发送询问命令；

各所述从模块，用于分别基于其内置的第二输入端口，进行询问命令的接收，并在确定处于正常工作状态时，通过其内置的第二输出端口向所述主模块传输应答指令；

所述主模块，还用于基于其内置的第一输入端口对于应答指令的接收状态，对各所述从模块的工作状态进行判定，并在确定任一从模块处于异常工作状态时，控制指示灯进行异常提示。

由上可知，本申请实施例提供的一种基于刀片式IO设备的信息通信方法、刀片式IO设备通过主、从询问、应答方式，对各个从模块的工作状态进行判定，使得主模块能够识别到处于异常工作状态的模块，提高对从模块工作异常的判断准确度，提高设备的自动化执行效率，降低研发成本，保障技术发展。并在确定从模块处于异常工作状态时，通过指示灯进行异常提示，有助于设备管理人员及时掌握设备工作状态，进行故障排查。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于刀片式IO设备的信息通信方法的一种流程图。

图2为本申请实施例提供的一种刀片式IO设备的内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，图1是本申请一些实施例中的一种基于刀片式IO设备的信息通信方法的流程图。实施该方法所依赖的刀片式IO设备包括主模块以及多个从模块，具体包括以下实施步骤：

步骤S1，主模块基于已分配给各所述从模块的IO地址，通过其内置的第一输出端口分别向各所述从模块发送询问命令。

具体的，一方面，主模块基于地址分配系统中的多个服务设备实现，上述的多个服务设备可以在同时运行、或独立运行时进行地址分配，在进行地址分配的时候，在当前服务设备接收从模块发送的地址分配请求时，首先，会确定从模块所属的目标服务设备，若该目标服务设备为当前服务设备，则由当前服务设备为从模块分配IO地址，反之，当前服务设备则会请求目标服务设备进行地址分配。当然，这只是其中一种地址分配方式，当前实施例中，也可以基于其他方式为各个从模块分配IO地址，本申请实施例对此不做限定。

另一方面，主模块内部设有IO(Input/Output，I/O输入/输出)输入输出接口，在主模块需要将信息传输到外部时，将调用IO输出接口(即当前实施例中公开的第一输出端口)进行信息输出。需要说明的是，IO输入输出接口也称为IO接口，该接口是信息处理系统(例如计算机)与外部世界(可能是人类或另一个信息处理系统)之间的通信渠道。其中，输入是系统接收的信号或数据，输出是从其发送的信号或数据。

步骤S2，各所述从模块分别基于其内置的第二输入端口，进行询问命令的接收，并在确定处于正常工作状态时，通过其内置的第二输出端口向所述主模块传输应答指令。

具体的，各个从模块的内部也设有IO输入输出接口，从模块在接收询问命令的时候，将基于内置的IO输入接口进行信息接收。由于异常工作状态中，从模块是无法通过IO输出接口向外部传输信息的，因此，当前实施例中，可以基于这种主发送、从应答的信息通信模式，协助主模块判断从模块是否处于工作异常状态。

在其中一个实施例中，主模块以先轮询从模块的输入(即单独模块的Input输入信息)，再轮询发送至从模块的输出(即Output输出信息)为一个周期。其中，每个循环周期中，主模块将以检测2次从模块的工作状态为标准。在一个实施例中，异常工作状态可以理解为模块处于短路、断电或模块内置的主控芯片发生故障等情况，本申请实施例对此不做限定。

步骤S3，主模块基于其内置的第一输入端口对于应答指令的接收状态，对各所述从模块的工作状态进行判定，并在确定任一从模块处于异常工作状态时，控制指示灯进行异常提示。

具体的，主模块在接收到从模块传输的应答指令时，将认为当前从模块处于正常工作状态。在一个实施例中，为了保证后续外部主站能够及时掌握主、从模块的运行状态，主模块将同步对当前从模块的工作状态进行记录，并将得到的记录信息反馈到外部主站。反之，主模块若未接收到应答指令，即认为当前从模块处于异常工作状态，此时，将触发预先已连接的指示灯进行异常提示。其中，上述的异常提示包括控制灯光亮、灭的第一提示方式、以及控制灯光颜色的第二提示方式中的至少一种。

上述信息通信方法，通过主、从询问、应答方式，对各个从模块的工作状态进行判定，使得主模块能够识别到处于异常工作状态的模块，提高对从模块工作异常的判断准确度，提高设备的自动化执行效率，降低研发成本，保障技术发展。并在确定从模块处于异常工作状态时，通过指示灯进行异常提示，有助于设备管理人员及时掌握设备工作状态，进行故障排查。

在其中一个实施例中，请参考图2，主模块与各所述从模块之间依次连接，其中：排在各所述从模块首位的首位从模块，直接连接到所述主模块；排在各所述从模块末尾的末尾从模块，还连接到预设的终端模块；所述末尾从模块、以及除所述首位从模块和所述末尾从模块之外的其余各个中间从模块，均通过终端回路连接到所述主模块。

在其中一个实施例中，结合图2，步骤S1中，主模块通过以下流程进行IO地址分配：

步骤S11，主模块在上电时，生成触发信号，并将所述触发信号传输到所述首位从模块，以触发所述首位从模块向主模块发送地址请求分配指令。

具体的，当前实施例中，主模块采用的地址分配机制，主要基于其已分配的地址1与地址2之间的信号传递，得以实现。当然，上电后，主模块中的地址1将触发电平信号，而，连接到主模块的从IO模块1(即首位从模块)在通过已分配的地址1接收到触发信号时，会通过已分配的地址2向主模块请求分配地址。

步骤S12，主模块在接收到地址请求分配指令时，将基于预设的地址分配规则，分配相应的IO地址给所述首位从模块。

具体的，主模块中的地址2在接收到从IO模块1传输的地址分配请求时，会对从IO模块1进行分配地址，并在地址分配完成后，指示从IO模块1通过其已分配的地址1触发电平信号，后续，再由从IO模块2(即第一中间从模块)进行触发信号的接收。

步骤S13，首位从模块在确定已完成地址分配时，生成、并转发相应的触发信号到与其连接的第一中间从模块，以触发所述第一中间从模块通过终端回路，向主模块请求分配地址。

具体的，从IO模块2的地址1在接收到触发信号时，会主动向主模块请求分配地址，并由主模块分配地址，直到依次分配至最后一个从IO模块n(即末尾从模块)时，当前将由从IO模块n重复前述的地址请求分配步骤，向主模块请求分配地址。

步骤S14，末尾从模块在确定其余各个第二中间从模块均已完成地址分配时，通过终端回路，将生成的、且携带有自身识别标识的触发信号传输到主模块，以指示所述主模块向所述末尾从模块发送终结标志位，结束地址分配流程。

具体的，从IO模块n在向主模块请求分配地址时，同样会进行触发信号的生成，但为了使得主模块能够明确当前正在进行最后一个从模块的地址分配，从IO模块n将生成携带有自身识别标识的触发信号，并通过终端回路将当前生成的触发信号传输到主模块，主模块中的地址2在接收该触发信号时，基于触发信号中携带的识别标识，向从IO模块n发送终结标志位，此时即完成地址分配。

在其中一个实施例中，请参考图2，所述主模块与各所述从模块均作为信号接收端，且，挂载在预设的信号传输总线上，其中，所述信号传输总线包括多根呈等长、等宽、紧密靠近、且设于同一层面的差分走线。

具体的，当前实施例中，基于差分传输方式进行信号传输。需要说明的是，差分传输是要在两根差分走线上传输差分信号，而，这两个信号的特征包括振幅相同、相位相反，由此，将使得信号接收端在接收到差分信号时，可以通过比较这两个差分信号的压差，来判断信号发送端发送的逻辑状态。例如，在确定压差取正值时，则代表当前接收到的是高电平信号；又例如，在确定压差取负值时，则代表当前接收到的是低电平信号。

上述实施例中，基于差分传输方式进行信号传输，能够在控制基准电压时，保证对小信号的准确识别，以及，增加对外部电磁的抗干扰能力，保证了设备的稳定运行。

在其中一个实施例中，步骤S11中，所述主模块在上电时，生成触发信号，包括：连接到所述信号传输总线的信号发送端，在上电时，基于所述信号传输总线传输差分信号到主模块。主模块基于接收到的差分信号的压差取值，生成相应的触发信号，其中，所述触发信号包括表征压差取正值的高电平差分信号、以及表征压差取负值的低电平差分信号。

在其中一个实施例中，所述主模块、以及各所述从模块中均设有LVDS通信芯片、MCU通信芯片和IO输入输出接口，其中：各个LVDS通信芯片均连接到信号传输总线，以进行差分信号的接收；主模块中还设有Ethercat从站通信芯片，所述Ethercat从站通信芯片连接到外部主站，以在汇总得到各个从模块的工作状态数据集时，将所述工作状态数据集传输到所述外部主站。

当前实施例中，采用刀片IO通信方式，在设备内部采用主从通信模式进行信息交互，其中，主模块内部设置的Ethercat(以太网控制自动化技术)芯片将作为真正的从站，与外部主站进行通信。而，各个从模块的内部均采用LVDS(Low-Voltage DifferentialSignaling，低电压差分信号)通信芯片与主模块通信。在一个实施例中，请参考图2，主、从模块均挂载在差分信号的总线上。且，主模块汇总到从模块的工作状态信息之后，将通过Ethercat芯片将上述汇总得到的工作状态信息传输到外部主站，以由外部主站即时掌握设备内部的运作状态。

当然实施例中，由于LVDS芯片存在低功耗、高速度、以及较低的电磁干扰的优点，其相比Ethercat芯片，价格低廉，货源充足，能够极大的降低使用成本。且，应用地址总线方式，来替代Ethercat通信分配地址方式，使得主模块能够自动分配从模块地址，提高了设备自动化执行效率。

在其中一个实施例中，步骤S3中，所述在确定任一从模块处于异常工作状态时，控制指示灯进行异常提示，包括：

步骤S31，针对各个从模块，当主模块连续多次向相应从模块发送询问命令，且，询问过程中，均未收到所述相应从模块反馈的应答指令，或在确定所述相应从模块并非每次都反馈应答指令时，主模块将控制指示灯灭或控制指示灯闪烁警示灯光或控制警示灯持续进行灯光闪烁，进行异常提示。

具体的，主、从模块正常工作时，地址总线将映射指示灯，此时，指示灯正常闪烁。当主模块连续3次(当然，该发送次数并不只限定于3次，其也可以为4次、5次等，本申请实施例对此不做限定)发送询问命令到从模块A时，且，从模块A一直没有返回应答指令时，或3次中任有1次或2次未返回应答指令时，即可以认为该从模块A出现异常，此时主模块将控制指示灯进行异常提示。

当然，除了判断从模块是否工作异常，当前实施例中也可以判断主模块的工作状态，并在确定主模块工作异常时，由从模块触发指示灯进行异常提示。其中，在判断主模块工作状态时，由末尾从模块进行定时(具体的定时起点，可以在末尾从模块接收到毗邻中间从模块传输的信息(该信息例如可以是触发信号)时，开始计时)，且，在预设的周期时间内，若末尾从模块确定没有接收到主模块发送的询问命令时，将触发指示灯进行异常提示。

上述实施例中，在确定主从模块处于异常工作状态时，通过指示灯进行异常提示，有助于设备管理人员及时掌握设备工作状态，进行故障排查。

请参考图2，图2是本申请一些实施例中的一种刀片式IO设备的内部结构示意图。该设备包括主模块(即图2中示意的主模块)以及多个从模块(即图2中示意的从IO模块1～从IO模块n)，其中：

所述主模块，用于基于已分配给各所述从模块的IO地址，通过其内置的第一输出端口分别向各所述从模块发送询问命令。

各所述从模块，用于分别基于其内置的第二输入端口，进行询问命令的接收，并在确定处于正常工作状态时，通过其内置的第二输出端口向所述主模块传输应答指令。

在其中一个实施例中，所述主模块与各所述从模块之间依次连接，其中：排在各所述从模块首位的首位从模块，直接连接到所述主模块；排在各所述从模块末尾的末尾从模块，还连接到预设的终端模块；所述末尾从模块、以及除所述首位从模块和所述末尾从模块之外的其余各个中间从模块，均通过终端回路连接到所述主模块。

在其中一个实施例中，所述主模块与所述从模块均作为信号接收端，且，挂载在预设的信号传输总线上，其中，所述信号传输总线包括多根呈等长、等宽、紧密靠近、且设于同一层面的差分走线。

在其中一个实施例中，主模块还用于在上电时，生成触发信号，并将所述触发信号传输到所述首位从模块，以触发所述首位从模块向主模块发送地址请求分配指令，以及，在接收到地址请求分配指令时，将基于预设的地址分配规则，分配相应的IO地址给所述首位从模块；首位从模块还用于在确定已完成地址分配时，生成、并转发相应的触发信号到与其连接的第一中间从模块，以触发所述第一中间从模块通过终端回路，向主模块请求分配地址；末尾从模块还用于在确定其余各个第二中间从模块均已完成地址分配时，通过终端回路，将生成的、且携带有自身识别标识的触发信号传输到主模块，以指示所述主模块向所述末尾从模块发送终结标志位，结束地址分配流程。

在其中一个实施例中，主模块还用于在确定连接到所述信号传输总线的信号发送端，在上电时，基于所述信号传输总线传输差分信号到主模块时，基于接收到的差分信号的压差取值，生成相应的触发信号，其中，所述触发信号包括表征压差取正值的高电平差分信号、以及表征压差取负值的低电平差分信号。

在其中一个实施例中，主模块还用于针对各个从模块，当连续多次向相应从模块发送询问命令，且，询问过程中，均未收到所述相应从模块反馈的应答指令，或在确定所述相应从模块并非每次都反馈应答指令时，控制指示灯灭、或控制指示灯闪烁警示灯光、或控制警示灯持续进行灯光闪烁，进行异常提示。

上述刀片式IO设备，通过主、从询问、应答方式，对各个从模块的工作状态进行判定，使得主模块能够识别到处于异常工作状态的模块，提高对从模块工作异常的判断准确度，提高设备的自动化执行效率，降低研发成本，保障技术发展。并在确定从模块处于异常工作状态时，通过指示灯进行异常提示，有助于设备管理人员及时掌握设备工作状态，进行故障排查。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，设备模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为设备显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

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。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种基于刀片式IO设备的信息通信方法，其特征在于，所述刀片式IO设备包括主模块以及多个从模块，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主模块与各所述从模块之间依次连接，其中：

排在各所述从模块首位的首位从模块，直接连接到所述主模块；

排在各所述从模块末尾的末尾从模块，还连接到预设的终端模块；

所述末尾从模块、以及除所述首位从模块和所述末尾从模块之外的其余各个中间从模块，均通过终端回路连接到所述主模块。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，主模块通过以下流程进行IO地址分配：

主模块在上电时，生成触发信号，并将所述触发信号传输到所述首位从模块，以触发所述首位从模块向主模块发送地址请求分配指令；

主模块在接收到地址请求分配指令时，将基于预设的地址分配规则，分配相应的IO地址给所述首位从模块；

首位从模块在确定已完成地址分配时，生成、并转发相应的触发信号到与其连接的第一中间从模块，以触发所述第一中间从模块通过终端回路，向主模块请求分配地址；

末尾从模块在确定其余各个第二中间从模块均已完成地址分配时，通过终端回路，将生成的、且携带有自身识别标识的触发信号传输到主模块，以指示所述主模块向所述末尾从模块发送终结标志位，结束地址分配流程。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主模块与各所述从模块均作为信号接收端，且，挂载在预设的信号传输总线上，其中，所述信号传输总线包括多根呈等长、等宽、紧密靠近、且设于同一层面的差分走线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述主模块在上电时，生成触发信号，包括：

连接到所述信号传输总线的信号发送端，在上电时，基于所述信号传输总线传输差分信号到主模块；

主模块基于接收到的差分信号的压差取值，生成相应的触发信号，其中，所述触发信号包括表征压差取正值的高电平差分信号、以及表征压差取负值的低电平差分信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述主模块、以及各所述从模块中均设有LVDS通信芯片、MCU通信芯片和IO输入输出接口，其中：

各个LVDS通信芯片均连接到信号传输总线，以进行差分信号的接收；

主模块中还设有Ethercat从站通信芯片，所述Ethercat从站通信芯片连接到外部主站，以在汇总得到各个从模块的工作状态数据集时，将所述工作状态数据集传输到所述外部主站。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在确定任一从模块处于异常工作状态时，控制指示灯进行异常提示，包括：

针对各个从模块，当主模块连续多次向相应从模块发送询问命令，且，询问过程中，均未收到所述相应从模块反馈的应答指令，或在确定所述相应从模块并非每次都反馈应答指令时，主模块将控制指示灯灭、或控制指示灯闪烁警示灯光、或控制警示灯持续进行灯光闪烁，进行异常提示。

8.一种刀片式IO设备，其特征在于，所述设备包括主模块以及多个从模块，其中：

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述主模块与各所述从模块之间依次连接，其中：排在各所述从模块首位的首位从模块，直接连接到所述主模块；排在各所述从模块末尾的末尾从模块，还连接到预设的终端模块；所述末尾从模块、以及除所述首位从模块和所述末尾从模块之外的其余各个中间从模块，均通过终端回路连接到所述主模块。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述主模块与所述从模块均作为信号接收端，且，挂载在预设的信号传输总线上，其中，所述信号传输总线包括多根呈等长、等宽、紧密靠近、且设于同一层面的差分走线。