CN114625684A - 一种基于adc采样的多设备接入识别方法 - Google Patents

一种基于adc采样的多设备接入识别方法 Download PDF

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CN114625684A CN202111625504.9A CN202111625504A CN114625684A CN 114625684 A CN114625684 A CN 114625684A CN 202111625504 A CN202111625504 A CN 202111625504A CN 114625684 A CN114625684 A CN 114625684A
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Abstract

本发明公开了一种基于ADC采样的多设备接入识别方法，该方法主设备根据获取的ADC监测的电压值Vt,推算出从设备上并联的电阻值Rsn，从而查表确定接入的是哪一种或者哪几种从设备。主设备使用ADC采样引脚，时刻采样Vt的电压,随着带并联电阻的从设备的接入，Vt的电压发生改变，主设备获取到有从设备接入的消息，根据Vt的变化规律，主设备推算出从设备上的并联电阻值，从而确定是哪一种或者哪几种设备接入，从而实现主从系统中的多设备接入识别。本发明连接线少，主设备与多个从设备之间只用两根线，一根ADC电压检测线，一根地线，简单方便；本发明可以判断有无从设备接入，且能判断是哪一种或者哪几种设备接入。

Description

一种基于ADC采样的多设备接入识别方法
技术领域
本发明涉及微处理器控制器应用领域，具体涉及一种基于ADC采样的多设备接入识别方法。
背景技术
多个设备接入主控系统，目前主要的方式有两种，一种是使用通信总线接入，比如RS485总线、USB总线，从设备与主设备之间通过传统的通信总线实现信息交互，主设备可以获取的信息是“有设备接入，接入的设备是A设备”，这种方式实现简单，但是资源成本相对较高，需要主设备和从设备具备总线接口并接入同一个总线，且需要总线为“多从”的总线，在资源较为紧张的嵌入式和微处理器控制方面，实现起来时会占用主要核心资源。另外一种方式是使用IO的排列状态来实现，一个从设备占用一个主设备的IO口，当从设备接入以后，IO口被拉低，主设备检测到接入信号，但不能判断接入的是何种从设备。这种方式，实现简单，资源成本也低，但是多个从设备的应用场景下，需要过个IO口，走线连接复杂程度增加，对主设备IO口的资源占用也随之增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于ADC采样的设备接入识别方法，不仅具有总线接入识别方法的连接线少、可以判断接入的是何种从设备的特点，而且还具有IO接入识别方法的低成本特性。在微处理器控制器应用领域的主从设备接入识别方面，具有广阔的应用场景。
本发明解决上述技术问题采用的关键技术手段包括：
①采用电阻并联分压的原理；
②使用ADC实现分压后的电压采集；
③分压的电阻按照一定的规律和算法选值，组成集合{Rs1、Rs2……Rsn}，任意选其中的n个数相加，其中集合中任何子集中的电阻值计算并联值，与子集一一对应，具有唯一的对应关系。
本发明的技术方案：
主设备根据获取的ADC监测的电压值Vt,推算出从设备上并联的电阻值Rsn，从而查表确定接入的是哪一种或者哪几种从设备。主设备使用ADC采样引脚，时刻采样Vt的电压,随着带并联电阻的从设备的接入，Vt的电压发生改变，主设备获取到有从设备接入的消息，根据Vt的变化规律，主设备推算出从设备上的并联电阻值，从而确定是哪一种或者哪几种设备接入，从而实现主从系统中的多设备接入识别。
具体的，本发明的一种基于ADC采样的多设备接入识别方法所基于的电路包括：
(1)主设备主要包括ADC采样端口、电源VCC、上拉电阻R1和接地端口GND；
(2)从设备A～N，从设备A包括分压电阻Rs1和接地端口GND；从设备N包括分压电阻Rsn和接地端口GND。
具体的，本发明的一种基于ADC采样的多设备接入识别方法包括：
(1)当没有从设备接入的时候，ADC的采样端口被上拉电阻R1拉到VCC，此时主设备采样到的电压值Vt＝VCC；
(2)当有从设备接入的时候，根据欧姆定律可知，
Figure BDA0003439860580000021
其中，Rs为接入所有从设备的电阻并联的电阻值，
Figure BDA0003439860580000022
其中Rs1、Rs2……Rsn为各个设备并联的电阻值。
(3)利用ADC实现分压后的电压采集：主设备1的AD位数为n,参考电压为Vref＝VCC,则采集到的电压值
Figure BDA0003439860580000023
其中vaule为主设备读出的ADC采样的数字量，得到的Vt为模拟量。
(4)分压的电阻按照一定的规律和算法选值：从设备A-从设备N的分压电阻组成集合{Rs1、Rs2……Rsn}，要求满足任意一个或者多个分压电阻的并联值唯一，且并联值与{Rs1、Rs2……Rsn}的子集一一对应。假设集合A＝{Rs1、Rs2……Rsn}，n为元素的个数，集合B为集合A的子集，
Figure BDA0003439860580000031
集合B中的分压电阻的并联值为R(B),R(B)与集合B一一对应,满足条件的Rs1、Rs2……Rsn作为从设备1……从设备n的分压电阻。此时Vt的值与集合B一一对应。
(5)主设备确定接入的是哪一种或哪几种设备：主设备根据获取的ADC监测的电压值Vt,推算出从设备上并联的电阻值Rs，从而查表确定接入的是哪一种或者哪几种从设备。因为Vt的值与集合B一一对应，所以B中的元素Rs1、Rs2……Rsn对应的从设备1,2……n为识别到的设备。设R1＝1K，集合A＝{1K，3K，5K}满足条件，则对应的识别转化关系如下：
Figure BDA0003439860580000032
本发明的有益效果：
①连接线少，主设备与多个从设备之间只用两根线，一根ADC电压检测线，一根地线，简单方便；
②可以判断有无从设备接入，且能判断是哪一种或者哪几种设备接入；
③成本低，只用到一个ADC的采样接口和几个位于从设备的分压电阻。
附图说明
图1：本发明的识别电路原理图。
图中：1-主设备，11-ADC采样端口；21-从设备A，2n-从设备N。
具体实施方式
如图1所示，主设备1主要包括ADC采样端口11、电源VCC、上拉电阻R1和接地端口GND；从设备A 21包括分压电阻Rs1和接地端口GND；从设备N 2n包括分压电阻Rsn和接地端口GND。
采用并联分压的原理：当没有从设备接入的时候，ADC的采样端口11被上拉电阻R1拉到VCC，此时主设备1采样到的电压值Vt＝VCC；当有从设备接入的时候，根据欧姆定律可知，
Figure BDA0003439860580000041
其中，Rs为接入所有从设备的电阻并联的电阻值，
Figure BDA0003439860580000042
其中Rs1、Rs2……Rsn为各个设备并联的电阻值。
使用ADC实现分压后的电压采集：主设备1的AD位数为n,参考电压为Vref＝VCC,则采集到的电压值
Figure BDA0003439860580000043
其中vaule为主设备读出的ADC采样的数字量，得到的Vt为模拟量。
分压的电阻按照一定的规律和算法选值：从设备A-从设备N的分压电阻组成集合{Rs1、Rs2……Rsn}，要求满足任意一个或者多个分压电阻的并联值唯一，且并联值与{Rs1、Rs2……Rsn}的子集一一对应。假设集合A＝{Rs1、Rs2……Rsn}，n为元素的个数，集合B为集合A的子集，
Figure BDA0003439860580000052
集合B中的分压电阻的并联值为R(B),R(B)与集合B一一对应,满足条件的Rs1、Rs2……Rsn作为从设备1……从设备n的分压电阻。此时Vt的值与集合B一一对应。
主设备1确定接入的是哪一种或哪几种设备：主设备1根据获取的ADC监测的电压值Vt,推算出从设备上并联的电阻值Rs，从而查表确定接入的是哪一种或者哪几种从设备。因为Vt的值与集合B一一对应，所以B中的元素Rs1、Rs2……Rsn对应的从设备1,2……n为识别到的设备。假设R1＝1K，集合A＝{1K，3K，5K}满足条件，则对应的识别转化关系如下：
Figure BDA0003439860580000051
实施例1
集合A为{1K，3K，5K}时，在没有设备接入的情况下，集合B为空，此时由于R1的上拉，ADC采样到的电压Vt为VCC，等于电源电压，判断为无设备接入。
实施例2
集合A为{1K，3K，5K}时，当只有一个设备接入时，有三种情况：1、B＝{1K}；2、B＝{3K}，3、B＝{5K}，此时，并联电阻值R(B)也分别对应1K、3K、5K，R(B)与R1完成分压，对应的ADC采集的电压Vt分别对应1/(1+R1)、3/(3+R1)、5/(5+R1)，当R1＝1K的情况，Vt分别为
Figure BDA0003439860580000061
判断：当
Figure BDA0003439860580000062
时，接入的是接入电阻为1K的从设备“X1”；当
Figure BDA0003439860580000063
时，接入的是接入电阻为3K的从设备“X3”；当
Figure BDA0003439860580000064
时，接入的是接入电阻为5K的从设备“X5”。
实施例3
集合A为{1K，3K，5K}时，当有多个从设备接入时，有四种情况：
(1)B＝{1K，3K}；
(2)B＝{1K，5K}；
(3)B＝{3K，5K}；
(4)B＝{1K，3K，5K}，此时，并联电阻值R(B)也分别对应
Figure BDA0003439860580000065
当R1＝1K的情况，R(B)与R1完成分压，对应的ADC采集的电压Vt分别为
Figure BDA0003439860580000066
Figure BDA0003439860580000067
判断：当
Figure BDA0003439860580000068
时，接入的是接入电阻为1K和3K的从设备“X1”和“X3”；当
Figure BDA0003439860580000069
时，接入的是接入电阻为1K和5K的从设备“X1”和“X5”；当
Figure BDA00034398605800000610
时，接入的是接入电阻为3K和5K的从设备“X3”和“X5”；当
Figure BDA00034398605800000611
时，接入的是接入电阻为1K、3K和5K的从设备“X1”、“X3”和“X5”。

Claims (5)

1.一种基于ADC采样的多设备接入识别方法，其特征在于，该方法所基于的电路包括主设备以及从设备A～N，所述主设备包括ADC采样端口、电源VCC、上拉电阻R1和接地端口GND；所述从设备A包括分压电阻Rs1和接地端口GND；所述从设备N包括分压电阻Rsn和接地端口GND；将从设备A分压电阻Rs1至从设备N的分压电阻Rsn并联对电源VCC进行分压，该分压电压值Vt由下式计算：
Figure FDA0003439860570000011
其中，Rs为接入所有从设备的电阻并联的电阻值，
Figure FDA0003439860570000012
其中Rs1、Rs2……Rsn为各个设备并联的电阻值；
该方法包括：
(1)使用ADC采集电压值Vt；
(2)当Vt＝VCC时，判断没有从设备接入；
(3)当Vt≠VCC时，判断有从设备接入，并推算出从设备上并联的电阻值Rs，根据所述各个设备并联的电阻值Rs1、Rs2……Rsn所对应的从设备1,2……n识别接入的从设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
从设备A至从设备N的分压电阻组成集合{Rs1、Rs2……Rsn}，需要满足任意一个或者多个分压电阻的并联值唯一，且并联值与{Rs1、Rs2……Rsn}的子集一一对应。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：
假设集合A＝{Rs1、Rs2……Rsn}，n为元素的个数，集合B为集合A的子集，
Figure FDA0003439860570000014
集合B中的分压电阻的并联值为R(B),R(B)与集合B一一对应,满足条件的Rs1、Rs2……Rsn作为从设备1……从设备n的分压电阻；此时Vt的值与集合B一一对应。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述Rs1＝1K，集合A＝{1K，3K，5K}满足条件，则对应的识别转化关系如表1所示：
表1 对应的识别转化关系如表
Figure FDA0003439860570000013
Figure FDA0003439860570000021
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
确定接入的是哪一种或哪几种设备是通过电压值Vt推算出从设备上并联的电阻值Rs，从而通过查所述表1确定接入的是哪一种或者哪几种从设备。
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