CN114938314B - 基于位置时序的从控制器自动编址方法 - Google Patents

Abstract

一种基于位置时序的从控制器自动编址方法，包括以下步骤：在从控制器进入被动角度检测模式后，采用外力将电机转动角度α；从控制器判断电机转动的角度是否处于预设的第一角度范围内，若是则进入自动编址模式；在从控制器进入自动编址模式后，依次采用外力将电机转动预定的角度β、γ；从控制器判断在自动编址模式下第二次获取到的电机转动角度是否处于预设的第二角度范围内，若是则维持自动编址模式，并根据预先存储的角度范围和节点地址对应表，将与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址。本发明成本低，可靠性高，易于实现，编址效率高。

Description

基于位置时序的从控制器自动编址方法

技术领域

本发明涉及总线技术，尤其涉及从控制器的编址方法。

背景技术

在汽车的同一个LIN/CAN网络中往往有多个硬件完全相同的从控制器，因为它们有不同的地址，所以在总线中可以接收不同的命令，执行不同的功能。

市场上目前主要有两种方式对多个从控制器编址：

1、预编址方式

供应商出厂前对控制器进行编址，出厂时即赋予了控制器不同的“身份”，相当于生产的控制器本身就是具有不同地址的；

2、自动化编址

控制器装车后，由总线的主控器发送自动编址命令，使从控制器获得不同的地址。

行业上通用的方法是不同的控制器具有不同的接线，控制器通过识别接线方式的不同来自动编址。

下面以某商业化的LIN总线自动编址方式为例来说明自动编址方法。

图1示出了现有的LIN总线自动编址系统的示意图。对LIN总线来说，每个从控制器的连接实际上是串联的，输入接口LIN in连接到上一节点，输出接口LIN out连接到下一个节点。从控制器内部可以通过软件设置将内部开关开通或断开(一般是默认开通)。图2示出了用于支持从控制器自动编址的输入接口LIN in（输出接口LIN out的内部电路结构与输入接口LIN in相同）的内部电路结构示意图。请结合图2所示，单个节点自动编址的过程包含以下七个步骤，整个过程在LIN总线主控制器的Break数据场中进行，在这个场中主控制器会将LIN总线的电平拉低。

步骤1、所有具备自动编址功能的节点将内部电流源I1、I2和上拉电阻R都关闭，这时只有不具备自动编址功能的节点仍有输出电流；

步骤2、所有具备自动编址功能的节点检测采样电阻Shunt上的电流，作为初始值，称为Ishunt_1；

步骤3、所有具备自动编址功能并且没有地址的节点将内部的开关K1打开，其它节点保持内部电流源和上拉电阻都关闭。这些具备自动编址功能并且没有地址的节点被称为备选节点；

步骤4、备选节点通过检测运放U1的输出端电压值VI来获得采样电阻Shunt的电流，称为Ishunt_2，如果一些节点检测到的Ishunt_2和Ishunt_1的差值小于特定值，则说明这些节点可能是最远端的未编址节点，这些节点被选中，称为预选节点；

步骤5、所有未被选中的节点关闭开关K1，预选节点保持开关K1打开并打开开关K2；

步骤6、预选节点再次检测采样电阻Shunt上的电流，称为Ishunt_3，如果Ishunt_3和Ishunt_1之差小于特定值Idiff则表示这是最末端的未编址的节点，该节点将上次发来的地址保存下来，实现自动编址；

步骤7、所有具备自动编址功能的节点关闭内部电流源I1、I2，开启内部上拉电阻R，总线恢复到正常通信状态。

商业化的CAN总线的自动编址的原理与上述的LIN总线的自动编址原理大同小异。

采用现有的LIN总线自动编址系统的串联接线方式实现从控制器自动编址的方法具有以下两个明显缺点：

1、增加了LIN总线总的连接端点，增加了接插件的成本；

2、串联方式降低了产品可靠性，如果某一个连接端点断开，会使得后续的所有节点都无法正常工作。

商业化的CAN总线自动编址方式虽然采用了专用的编址连线，避免了上述的第二个缺点，但是增加了更多的线束成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种成本低、可靠性高、易于实现、编址效率高的从控制器的编址方法。

本发明实施例的一种基于位置时序的从控制器自动编址方法，从控制器通过总线与主控制器通信连接，并与电机电连接，该从控制器自动编址方法包括以下步骤：从控制器自与主控制器的通信满足预设的条件之时起进入被动角度检测模式；在从控制器进入被动角度检测模式后，采用外力将电机转动预定的角度α；从控制器获取电机转动的角度，并判断电机转动的角度是否处于预设的第一角度范围内，若处于预设的第一角度范围内则进入自动编址模式；在从控制器进入自动编址模式后，先采用外力将电机转动预定的角度β，然后采用外力将电机转动预定的角度γ；从控制器获取电机转动的角度，并判断在自动编址模式下第二次获取到的电机转动角度是否处于预设的第二角度范围内，若超出预设的第二角度范围则退出自动编址模式，若处于预设的第二角度范围内则维持自动编址模式，并根据预先存储的角度范围和节点地址对应表，确定在自动编址模式下第一次获取到的电机转动角度所匹配的角度范围，将与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围，则确认编址失败。

本发明实施例的一种基于位置时序的从控制器自动编址方法，应用于通过总线通信连接的主控制器和多个从控制器，多个从控制器一一对应地分别与多个电机电连接，该从控制器自动编址方法包括以下步骤：各从控制器自与主控制器的通信满足预设的条件之时起进入被动角度检测模式；在各从控制器进入被动角度检测模式后，分别采用外力将与各从控制器电连接的电机转动预定的角度α；各从控制器分别获取电机转动的角度，并判断电机转动的角度是否处于预设的第一角度范围内，若处于预设的第一角度范围内则进入自动编址模式；在各从控制器进入自动编址模式后，针对各个从控制器先采用外力将与从控制器电连接的电机转动预定的角度β，然后采用外力将与从控制器电连接的电机转动预定的角度γ；各从控制器获取电机转动的角度，并判断在自动编址模式下第二次获取到的电机转动角度是否处于预设的第二角度范围内，若超出预设的第二角度范围则退出自动编址模式，若处于预设的第二角度范围内则维持自动编址模式，并根据预先存储的角度范围和节点地址对应表，确定在自动编址模式下第一次获取到的电机转动角度所匹配的角度范围，将与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围，则确认编址失败；其中，分别与多个从控制器电连接的多个电机被外力转动的角度β被设置成分别处于不同的角度范围中，在角度范围和节点地址对应表中，不同的角度范围对应不同的节点地址。

本发明至少具有以下优点：

1、本发明实施例利用外力驱动从控制器电机的方式给从控制器传递编址信息，实现了从控制器的自动编址，这种方式不用改变总线的接线方式（对LIN总线而言无需将多个从控制器串联连接），也不需要增加专用的编址连线以及其它硬件成本，具有成本低、易于实现、编址效率高的优点；

2、本发明实施例设置了自动编址过程的进入和退出条件，整个自动编址过程必须多次准确控制电机动作，避免了自动编址过程的误触发，提高了自动编址的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有的LIN总线自动编址系统的示意图。

图2示出了图1中所示的从控制器的输入接口LIN in的内部电路结构示意图。

图3示出了根据本发明实施例的一种基于位置时序的从控制器自动编址方法的流程示意图。

图4示出了采用本发明实施例的从控制器自动编址方法的LIN总线自动编址系统的示意图。

图5示出了图4所示的LIN总线自动编址系统的编址过程示意图。

图6至图9分别示出了本发明一个具体实施方式中工装的摆臂分别转动预定的角度α、预定的角度β、预定的角度γ以及返回原始位置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

根据本发明实施例的一种基于位置时序的从控制器自动编址方法，其中，从控制器通过总线与主控制器通信连接，并与电机电连接，此处所说的电连接包括直接的电流驱动连接以及通信连接，该基于位置时序的从控制器自动编址方法包括以下步骤：

从控制器自与主控制器的通信满足预设的条件之时起进入被动角度检测模式；

在从控制器进入被动角度检测模式后，采用外力将电机转动预定的角度α；

从控制器获取电机转动的角度，并判断电机转动的角度是否处于预设的第一角度范围内，若处于预设的第一角度范围内则进入自动编址模式，否则退出被动角度检测模式；

在从控制器进入自动编址模式后，先采用外力将电机转动预定的角度β，然后采用外力将电机转动预定的角度γ；

从控制器获取电机转动的角度，并判断在自动编址模式下第二次获取到的电机转动角度是否处于预设的第二角度范围内，若超出预设的第二角度范围则退出自动编址模式，若处于预设的第二角度范围内则维持自动编址模式，并根据预先存储的角度范围和节点地址对应表，确定在自动编址模式下第一次获取到的电机转动角度所匹配的角度范围，将与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围，则确认编址失败。

在本实施例中，上述预设的条件为通信超时，通信超时通过控制主控制器停止向从控制器发送命令实现。在其它的实施例中，上述预设的条件是从控制器接收到主控制器广播发送的自动编址指令。

从控制器获取电机转动角度的方式包括通过转子位置传感器检测、基于电机线圈的反电动势检测等，本实施例对此不做限制，上述的转子位置传感器例如为绝对位置传感器、霍尔传感器等。

前述的总线可以是LIN总线、CAN总线或RS485总线等。

图4示出了采用本发明实施例的从控制器自动编址方法的LIN总线自动编址系统的示意图。从图中可以看出，所有的总线节点均挂接在LIN总线上，这也是常规的LIN总线连接方式，这种连接方式可以保证任意一个从控制器的连接不良不会影响主控制器与其它从控制器的通信。

图4所示出的LIN总线自动编址系统的自动编址的工作过程如图5所示，具体如下：

各从控制器自与主控制器的通信超时之时起自动进入被动角度检测模式；

在各从控制器进入被动角度检测模式后，分别采用外力将与各从控制器电连接的电机转动预定的角度α；

各从控制器分别获取电机转动的角度，并判断电机转动的角度是否处于预设的第一角度范围内，若处于预设的第一角度范围内则自动进入自动编址模式，否则退出被动角度检测模式；

在各从控制器进入自动编址模式后，针对各个从控制器先采用外力将与从控制器电连接的电机转动预定的角度β，然后采用外力将与从控制器电连接的电机转动预定的角度γ；对于n个从控制器而言，分别与n个从控制器电连接的n个电机被外力转动的角度β被设置成分别处于不同的角度范围中；

各从控制器获取电机转动的角度，并判断在自动编址模式下第二次获取到的电机转动角度是否处于预设的第二角度范围内，若超出预设的第二角度范围则退出自动编址模式，若处于预设的第二角度范围内维持自动编址模式，并根据预先存储的角度范围和节点地址对应表，确定在自动编址模式下第一次获取到的电机转动角度所匹配的角度范围，将与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址，从控制器会存储该地址；如找不到与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围，则确认编址失败；

其中，在预先存储的角度范围和节点地址对应表中，不同的角度范围对应不同的节点地址。

在一个具体的实施方式中，通过LIN总线通信连接的从控制器的数量为三个，各从控制器与对应的电机集成在一起，共同构成执行器。各电机与工装连接；其中，工装如图6所示，包括工装壳体11和摆臂12，摆臂12的一端可转动地设置于工装壳体11，并与电机的输出轴相连，摆臂12用于接收外力，以带动电机转动预定的角度。外力可以是人工操作的，较佳地是采用伺服控制器和伺服电机来带动摆臂12转动，以实现自动化生产。

在该具体实施方式中，α为60°，γ为180°，β为120°时对应地址001，β为150°时对应地址002，β为180°时对应地址003。

接下来通过图6至图9对其中的一个从控制器进行自动编址的过程进行示例说明。

主控制器停止发送命令，造成该从控制器通信超时。此时从控制器进入被动角度检测状态，与该从控制器对应电机相连的摆臂12停在图6所示的原始位置P1；

采用外力将摆臂12转动角度α（相当于将与从控制器相连的电机的输出轴转动了α角，本实施方式中α为60°）后暂停，摆臂转动至图6所示的位置P2，此时从控制器通过绝对位置传感器读取该角度α（不限于通过绝对位置传感器读取角度，也可以用其他方法，比如基于反电动势的过零点检测来读取角度）；

从控制器判断角度α处于预定的第一角度范围55°～65°内，于是从控制器进入自动编址模式；

采用外力将摆臂12转回到原始位置P1（即将电机的输出轴转回到原始位置），暂停，然后再将其转动角度β（本实施方式中β为120°），摆臂12转动到图7所示的位置P3，暂停，此时从控制器通过绝对位置传感器读取该角度β备用（不限于通过绝对位置传感器读取角度，也可以用其他方法，比如基于反电动势的过零点检测来读取角度）；

采用外力将摆臂12转回到原始位置P1，暂停，再次采用外力将摆臂12转动角度γ（本实施方式中γ为180°），摆臂12转动到图8所示的位置P4，暂停，此时从控制器通过绝对位置传感器读取该角度γ(不限于通过绝对位置传感器读取角度，也可以用其他方法，比如基于反电动势的过零点检测来读取角度)；

从控制器判断角度γ处于预定的第二角度范围175°～185°内，继续自动编址模式；

采用外力将摆臂12转回到原始位置P1，如图9所示，暂停，此时操作结束；

从控制器确定角度β的角度范围，在内部存储的“角度范围和节点地址对应表”中查找是否有匹配关系；本实施方式中β为120°，查表得节点地址为001，从控制器将自己的节点地址设置为001；

设置完地址后，自动编址结束。

本发明采用外力控制从控制器的电机角度变化，形了成特定的与角度有关的时序，并且定义明确的角度范围与从控制器节点地址之间的关系，从控制器在自动编址过程中自动检测角度时序和角度范围，并查表确定自己的地址。

为了防止人为失误，本实施例的从控制器的自动编址方法设置了三个操作步骤，每个操作步骤都要满足一定的操作要求，比如第一操作步骤中的转动角度α和第三操作步骤中的转动角度γ一定要符合角度要求，第二操作步骤中的转动角度β必须在预先设计好的表格中，上述任何一个操作步骤中的角度错误都会导致编址失败，从而减少了误编码的可能性。

本发明在不增加成本和总线的复杂度的前提下实现了从控制器的自动编址。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于位置时序的从控制器自动编址方法，所述从控制器通过总线与主控制器通信连接，并与电机电连接，其特征在于，所述的从控制器自动编址方法包括以下步骤：

从控制器自与主控制器的通信满足预设的条件之时起进入被动角度检测模式；

在所述从控制器进入被动角度检测模式后，采用外力将电机转动预定的角度α；

从控制器获取电机转动的角度，并判断电机转动的角度是否处于预设的第一角度范围内，若处于预设的第一角度范围内则进入自动编址模式；

在所述从控制器进入自动编址模式后，先采用外力将电机转动预定的角度β，然后采用外力将电机转动预定的角度γ；

从控制器获取电机转动的角度，并判断在自动编址模式下第二次获取到的电机转动角度是否处于预设的第二角度范围内，若超出预设的第二角度范围则退出自动编址模式，若处于预设的第二角度范围内则维持自动编址模式，并根据预先存储的角度范围和节点地址对应表，确定在自动编址模式下第一次获取到的电机转动角度所匹配的角度范围，将与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围，则确认编址失败。

2.如权利要求1所述的从控制器自动编址方法，其特征在于，所述预设的条件为通信超时或从控制器接收到主控制器广播发送的自动编址命令，所述通信超时通过控制主控制器停止向从控制器发送命令实现。

3.如权利要求1所述的从控制器自动编址方法，其特征在于，所述电机与工装连接；其中，所述工装包括工装壳体和摆臂，所述摆臂的一端可转动地设置于所述工装壳体，并与所述电机的输出轴相连，所述摆臂用于接收外力，以带动电机转动预定的角度。

4.如权利要求1所述的从控制器自动编址方法，其特征在于，所述从控制器与所述电机集成在一起。

5.一种基于位置时序的从控制器自动编址方法，应用于通过总线通信连接的主控制器和多个从控制器，多个所述从控制器一一对应地分别与多个电机电连接，其特征在于，所述的从控制器自动编址方法包括以下步骤:

各从控制器自与主控制器的通信满足预设的条件之时起进入被动角度检测模式；

在各所述从控制器进入被动角度检测模式后，分别采用外力将与各从控制器电连接的电机转动预定的角度α；

各从控制器分别获取电机转动的角度，并判断电机转动的角度是否处于预设的第一角度范围内，若处于预设的第一角度范围内则进入自动编址模式；

在各所述从控制器进入自动编址模式后，针对各个从控制器先采用外力将与从控制器电连接的电机转动预定的角度β，然后采用外力将与从控制器电连接的电机转动预定的角度γ；

各从控制器获取电机转动的角度，并判断在自动编址模式下第二次获取到的电机转动角度是否处于预设的第二角度范围内，若超出预设的第二角度范围则退出自动编址模式，若处于预设的第二角度范围内则维持自动编址模式，并根据预先存储的角度范围和节点地址对应表，确定在自动编址模式下第一次获取到的电机转动角度所匹配的角度范围，将与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与第一次获取到的电机转动角度相匹配的角度范围，则确认编址失败；

其中，分别与多个从控制器电连接的多个电机被外力转动的角度β被设置成分别处于不同的角度范围中，在所述的角度范围和节点地址对应表中，不同的角度范围对应不同的节点地址。

6.如权利要求5所述的从控制器自动编址方法，其特征在于，所述预设的条件为通信超时或从控制器接收到主控制器广播发送的自动编址命令，所述通信超时通过控制主控制器停止向从控制器发送命令实现。

7.如权利要求5所述的从控制器自动编址方法，其特征在于，各所述电机与工装连接；其中，所述工装包括工装壳体和摆臂，所述摆臂的一端可转动地设置于所述工装壳体，并与所述电机的输出轴相连，所述摆臂用于接收外力，以带动电机转动预定的角度。

8.如权利要求5所述的从控制器自动编址方法，其特征在于，各所述从控制器与对应的电机集成在一起。

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