CN114448943A

CN114448943A - 一种基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法

Info

Publication number: CN114448943A
Application number: CN202111618708.XA
Authority: CN
Inventors: 武传伟; 舒四海; 桑小田; 陈仲库; 孙金国; 王飞; 李建营; 董恒宇; 郑凌雲; 邵征
Original assignee: Hanwei Electronics Group Corp
Current assignee: Hanwei Electronics Group Corp
Priority date: 2021-12-28
Filing date: 2021-12-28
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2041-12-28
Also published as: CN114448943B

Abstract

本发明提出了一种基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其步骤为：主机设备发送掩码搜索广播指令，从机设备搜索到掩码搜索广播指令判断自身对应的掩码地址是否在搜索范围内，进入等待应答状态；主机设备发送同步指令并进入定时接收状态；从机设备收到同步指令后开始进入定时发送状态；主机设备生成分段掩码令并发送分段搜索指令，从主机设备通过定时时间内是否接收到从机的应答信息，确定从机是否存在对应掩码的地址数字，依次循环获取从机设备完整的物理地址；主机设备将从机设备的物理地址进行短地址配置。本发明搜索速度快，可以应用到RS485总线、CAN总线等多种现有通用型现场总线上，并且可以极大地减少现场设备搜索时间。

Description

一种基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法

技术领域

本发明涉及通信协议的技术领域，尤其涉及一种基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，实现主从架构的从机设备物理地址的快速检索。

背景技术

在工业现场总线设备的安装过程中一般需要提前对从机设备短地址进行重新分配，目前市场上对从机设备进行现场短地址分配的方法主要有以下几种：①使用遥控器或者磁棒对现场设备进行手动设置；②使用拨码开关对现场设备进行配置；③使用主机设备通过广播方式对从机设备实现地址一对一配置。

但是上述几种操作方式在现场操作过程中都存在一定的问题，比如，现场从机设备数量较少时，如小餐饮等场合，如果每一台从机设备都配备一个遥控器，势必会增加设备成本，降低产品的市场竞争力。对于现场有几百台从机设备时，如果让现场安装人员使用遥控器或者手动打开设备配置拨码开关，或者使用主机设备对从机进行一对一配置，势必增加现场工作量，降低现场设备安装效率。因此，使用从机设备内置的唯一物理地址进行搜索通信成为了一个提高产品总线型设备现场安装调试效率，增加产品性能的方法。

对于使用物理地址进行搜索的方法，目前市场上采用的方法一般是对设备地址进行逐一累加扫描的方法进行搜索，该搜索方法效率极低，对于普通地址数小于3位的从机设备，使用该方法还可以实现，但对于10位的物理地址，使用该方法，搜索效率非常低下。

发明内容

针对现有的物理地址搜索方法搜索效率低，不适合大点位从机设备的技术问题，本发明提出一种基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，适合大点位从机设备的物理地址的快速检索。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其步骤为：

主机设备发送掩码搜索广播指令，从机设备搜索到掩码搜索广播指令后，判断自身对应的掩码地址是否在搜索范围内；如果在搜索范围内，从机设备进入等待应答状态；

主机设备发送同步指令并进入定时接收状态；

从机设备收到同步指令后开始进入定时发送状态，实现定时应答；

主机设备依次生成分段掩码指令并发送分段搜索指令进行广播搜索，从机设备根据自身物理地址和接收到的分段掩码指令进行分时应答主机设备，主机设备通过判断定时时间内是否接收到从机设备的应答信息，确定从机是否存在对应掩码的地址数字，依次循环，直到主机设备获取从机设备完整的物理地址；

主机设备将从机设备的物理地址进行短地址配置，实现与现有通用现场总线协议的兼容。

优选地，所述从机设备收到同步指令后，当定时时间片段为自身掩码中需要发送的数字时，从机设备开始发送应答位信息；主机设备根据判断不同时间片段内是否搜索到应答位信息，确定该位是否存在数据，同时根据定时时间确定总线中该位存在数据的具体数值。

优选地，所述从机设备和主机设备兼容MODBUS通信协议。

优选地，所述分段掩码指令的分配符号包括：F、A、0~9，F表示该位数据不上传，A表示该位数据上传，0~9表示该位数据为0~9指定数字时上传。

优选地，所述主机设备的控制器发送掩码搜索广播指令后发送三个字节同步指令AAA，同步后开始计时，根据设定的等待时间，从机设备收到同步字节后，根据分段掩码指令和自身的物理地址进行等待和应答，依次循环，实现主机对总线上不同从机物理地址的分段搜索。

优选地，所述从机设备需要应答时，将在对应的应答区域进行回复；主机设备在对应的区域内如果收到有数据回复，则认为该区域有数字，否则认为该区域无数字。

优选地，所述物理地址包括10位地址。

优选地，所述主机设备第一次发送带有掩码AFFFFFFFFF的广播指令，从机设备发送应答位信息n，主机设备收到应答位信息n后发送nAFFFFFFFF的广播指令，物理地址第一位为n的从机设备收到广播指令后将其物理地址的第二位数据进行定时应答发送，依次类推，通过10次广播主机设备获的从机设备的物理地址；其中，n为0~9的数字。

本发明的有益效果：根据物理地址搜索设备，不存在地址手动或自动分配中的地址冲突问题；物理地址搜索速度快，成功搜索到完整物理地址后进行短地址配置，短地址可与现有技术兼容；本发明可以应用到RS485总线、CAN总线等多种现有通用型现场总线上，并且可以极大地减少现场设备搜索时间，完美的解决大点位现场网络从机地址设置繁琐的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明的流程示意图。

图2为本发明中主机设备分段掩码搜索的示意图。

图3为本发明中从机设备定时应答的示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

如图1所示，一种基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特点如下：①分段搜索；②分时上传应答；③掩码搜索；④快速搜索地址分配，实现通信主机设备和多通信从机设备之间的通用型总线通信，其步骤为：

用于通信的主机设备发送广播搜索指令，从机设备搜索到该广播搜索指令后，判断自身对应掩码地址是否在搜索范围内，如果从机设备的掩码地址在搜索范围内，从机设备进入等待应答状态，等待主机发送同步指令。如果从机设备的掩码地址不在搜索范围内，从机设备将跳过本次应答。主机设备在设定的时间段内未收到从机应答信息则认定本次掩码搜索下没有从机设备。

在现场总线设备中，假设从机设备的物理地址采用10位的十进制号码进行配置，确定掩码指令分配符号为：F、A、0~9，共三种掩码、限定位形式，F表示该位数据不上传，A表示该位数据上传，0~9表示该位数据为0~9指定数字时才上传。例如：主机设备发送广播指令：AFFFFFFFFF，则第一位是0~9的物理地址的分机设备分时上传信息。主机设备发送广播指令：1AFFFFFFFF，则第一位是1，第二位是0~9的物理地址的从机设备分时上传信息。

主机设备发送应答同步指令，发送后进入定时接收状态，等待判断总线上特定位置上从机设备的地址数字。

如图3所示，从机设备收到应答同步指令后，开始进入定时发送状态，实现分时上传应答方式；当定时时间片段为自身掩码中需要发送的数字时，从机设备开始发送应答位信息；应答位信息是物理地址中相应位的数字值。

主机设备的分段应答机制中控制器发送广播指令后，发送三个字节同步指令AAA，同步后开始计时，根据设定的等待时间，从机设备收到同步字节后，根据自身物理地址的对应掩码位置的数据（0~9），分别做出应答：等待->应答区域0->等待->应答区域1->等待->应答区域2->等待->应答区域3->等待->...... ->应答区域9完成。此时，主机设备根据上述应答区域内是否有数据信息，将可以获取到总线中从机的掩码位置物理地址数据。

如图3所示，从机设备需要应答时，将在对应的应答区域内进行回复，否则对应的应答区域内不回复。主机设备在对应的区域内如果收到有数据回复，则认为该应答区域有对应的从机物理地址位数字，否则认为该区域无数字。

主机设备根据判断不同时间片段内是否搜索到应答位信息，确定该位是否存在数据，同时根据定时时间可以确定总线中该位存在数据的具体数值。

主机设备生成分段掩码指令进行广播搜索，进行下一轮分段检索过程，如图2所示，如果总线中存在物理地址为1234567890的10位地址号码（本发明搜索的物理地址包括但不限于10位地址），则主机第一次发送带有掩码AFFFFFFFFF的广播指令，从机设备发送应答后，主机获取到第一位数字为1，主机设备第二次发送带有掩码和固定数字指令1AFFFFFFFF，从机设备收到指令后，将设备物理地址第一位为1的设备的第二位数据进行定时应答发送，依次类推，通过10次广播后，控制器将完整的获取到从机设备物理地址1234567890。

主设备获取到物理地址后，将对每一个物理地址进行短地址（快速搜索地址）配置，配置完成短地址后，设备将可以兼容现有的通信协议，比如现有的MODBUS通信协议等，确保了该协议的通用性。

在现场总线设备中具体扫描流程如下：

1、主机设备发送掩码：AFFFFFFFFF指令；

2、等待回复，如果回复的是一个从机设备，例如回复的是3，则；

3、下一轮主机设备发送掩码：3AFFFFFFFF指令，等待回复，依次循环直到扫描出完整的物理地址。

如果有多个高位字节不同的从机设备即：高位为12345和高位为54321两个不同的从机设备的物理地址，则在扫描完12345后再扫描54321，即发送12345AFFFF进行流水号扫描，完成后再发送54321AFFFF的流水号进行扫描。

4、扫描完成物理地址后，开始根据物理地址分配短地址（快速搜索地址），分配完成后，主机设备进入正常监控状态，根据短地址获取从机信息。

计算示例：

以RS485总线，通信波特率4800为例，即1秒钟可以传输480个字节，每个字节耗费2.1ms，广播指令采用向固定地址写入三个双字节形式，其指令如：01 10 20 00 00 03 0600 AF FF FF FF FF 98 CC，共15个字节，时间约15*2.1=31.5ms，发送完成后等待4个字节时间4*2.1=8.1ms，再发送同步指令3*2.1=6.3ms，然后等待从机设备应答，从机设备空闲字节占1个字节时间，整个应答周期为：10（每条指令有0~9共10个字节进行应答）*2（每个字节时间和一个字节空隙时间共两个字节的时间）*2.1（应答1个字节的时间）=42ms。

以上一个轮询周期约：31.5+8.1+6.3+42=87.9mS，为计算方便，取整数100mS。每次轮询中间间隔以50mS为例，用于主机设备的扫描计算处理。

如果总线上只挂1台设备，则将物理地址全部查询出来至少需要轮询10次，以每次轮询搜索时间为150mS，10次搜索大约需要时间为1.5秒。

如果总线上挂有10台设备，且10台设备分别为10个不同批次，现以最大离散度来分析计算，物理地址如：1111111111、2222222222、3333333333、4444444444、5555555555、6666666666、7777777777、8888888888、9999999999、0000000001，则主机设备将其全部搜索完成需要询问的次数为100次，以每次查询按照150ms的时间计算，耗费的时间大约150秒。

如果总线上挂有100台从机设备，且分别为10个不同批次，设备号如下：

1111111110~9、2222222220~9、3333333330~9、4444444440~9、5555555550~9、

6666666660~9、7777777770~9、8888888880~9、9999999990~9、0000000010~9，

则100台从机设备全部搜索出来大约需要查询次数为100次，以每次查询按照150mS的时间计算，大约150秒。

上述100台设备如果使用传统的累加方式进行地址搜索，以每一次搜索按照50ms计算，全部搜索完成需要搜索10000000000次，大约需要500000000秒，即138889小时。而采用本发明提出的算法，全部搜索完成仅需要150秒，极大地提高了现场设备安装调试效率，提升了产品在市场上的竞争力。

本发明提供的快速地址搜索方法，其包含但不局限于上述实例中提到的现场RS485总线和现场CAN总线通信当中。

以上所述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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特征在于，其步骤为：

主机设备发送同步指令并进入定时接收状态；

主机设备将从机设备的物理地址进行短地址配置。

2.根据权利要求1所述的基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特征在于，所述从机设备收到同步指令后，当定时时间片段为自身掩码中需要发送的数字时，从机设备开始发送应答位信息；主机设备根据判断不同时间片段内是否搜索到应答位信息，确定该位是否存在数据，同时根据定时时间确定总线中该位存在数据的具体数值。

3.根据权利要求2所述的基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特征在于，所述从机设备和主机设备兼容MODBUS通信协议。

4.根据权利要求3所述的基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特征在于，所述分段掩码指令的分配符号包括：F、A、0~9，F表示该位数据不上传，A表示该位数据上传，0~9表示该位数据为0~9指定数字时上传。

5.根据权利要求1或4所述的基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特征在于，所述主机设备的控制器发送掩码搜索广播指令后发送三个字节同步指令AAA，同步后开始计时，根据设定的等待时间，从机设备收到同步字节后，根据分段掩码指令和自身的物理地址进行等待和应答，依次循环，实现主机对总线上不同从机物理地址的分段搜索。

6.根据权利要求5所述的基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特征在于，所述从机设备需要应答时，将在对应的应答区域进行回复；主机设备在对应的区域内如果收到有数据回复，则认为该区域有数字，否则认为该区域无数字。

7.根据权利要求6所述的基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特征在于，所述物理地址包括10位地址。

8.根据权利要求1或7所述的基于通用地址总线的设备物理地址快速检索方法，其特征在于，所述主机设备第一次发送带有掩码AFFFFFFFFF的广播指令，从机设备发送应答位信息n，主机设备收到应答位信息n后发送nAFFFFFFFF的广播指令，物理地址第一位为n的从机设备收到广播指令后将其物理地址的第二位数据进行定时应答发送，依次类推，通过10次广播主机设备获的从机设备的物理地址；其中，n为0~9的数字。