CN117609116A - 一种串口设备自动编址方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的串口设备自动编址方法及系统，方法是通过主设备分别向每个从设备发送电信号；每个从设备接收到电信号后断开相邻两个从设备之间的通信；每个从设备根据相邻两个从设备之间的状态信息，确定当前从设备的类型；主设备按照预设周期依次向每个从设备发送编址请求报文；从设备接收到编址请求报文后，结合当前从设备的设备类型向主设备发送编址应答报文，且当前从设备为第一类型时，回复与后一个从设备之间的通信；重复编址过程，每轮重复完成后更新编址请求报文，直至主设备根据对应的编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编码，可以有效提高经济效益的同时降低维护难度。该系统具有相同的有益效果。

Description

一种串口设备自动编址方法及系统

技术领域

本发明涉及网络设备通信技术领域，特别是涉及一种串口设备自动编址方法及系统。

背景技术

工程应用中常常需要使用串口总线实现设备之间的数据交互。串口总线上有两类设备，分别为主设备和从设备；串口总线上有一个主设备和多个从设备。串口总线上任何一个设备发送报文，其它设备都能够接收到。由于串口总线具有以上通信特点，所以通信过程需要保证任意一时刻串口总线上只能有一个设备发送报文。否则就会出现报文冲突，从而导致通信失败。

因此，串口总线上的通信过程需要满足以下特点：

需要为串口总线上的每个从设备进行编址，通过不同通信地址来区分串口总线上的不同从设备；串口总线上不能存在通信地址相同的从设备；串口总线上每次通信首先由主设备发送请求报文(请求报文中目的地址为需要通信的从设备通信地址)，从设备在接收到目的地址和自身通信地址相同的请求报文后才会对请求报文进行处理并回复应答报文。为了使串口总线上的通信过程正常进行，需要满足以下两个前提条件：

1.串口总线上的所有从设备都必须完成编址。否则主设备无法识别串口总线上的各个从设备；

2.主设备需要知道串口总线上总共有多少个从设备。否则主设备无法知道需要和多少个从设备进行通信。

目前，现在工程应用中，对串口总线上的从设备编址都采用固定编址方式。既一般在从设备出厂前就对每个从设备进行了编址。这样在现场使用的每个从设备都有一个固定的通信地址，但由于每个从设备通信地址不同，所以不同通信地址的从设备是不能互换的，导致降低了经济效益也增加了维护难度；

通过配置参数的方式告诉主设备当前串口总线上有多少个从设备。而当串口总线上增加新从设备或减少从设备，都需要更新主设备上的配置参数文件，从而增加了系统的维护难度。

因此，提供一种有效解决上述问题，提高经济效益降低维护难度的串口设备自动编址方法及系统是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串口设备自动编址方法及系统，该方法逻辑清晰，安全、有效、可靠且操作简便，可以有效提高经济效益的同时降低维护难度。

基于以上目的，本发明提供的技术方案如下：

一种串口设备自动编址方法，包括如下步骤：

S1.主设备分别向每个从设备发送电信号；

S2.所述从设备根据所述电信号断开相邻两个所述从设备之间的通信；

S3.所述从设备根据相邻两个所述从设备之间的状态信息，确定当前从设备的设备类型；

S4.所述主设备按照预设周期依次向每个所述从设备发送编址请求报文；

S5.所述从设备根据所述当前从设备的设备类型向所述主设备发送编址应答报文，若当前从设备为第一类型，则恢复与后一个从设备之间的通信；

S6.重复步骤S4至步骤S5，每轮重复完成后更新所述编址请求报文，直至所述主设备根据对应的所述编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编址。

优选地，所述状态信息具体为：后一个从设备向当前从设备发送的电平信号；

所述步骤S3具体为：

当所述电平信号为高电平信号，则定义当前从设备为第一类型；

若所述电平信号为低电平信号，则定义当前从设备为第二类型。

优选地，在步骤S4之前，所述主设备构建所述编址请求报文，包括如下步骤：

所述主设备初始化最大节点数；

根据初始化后的最大节点数生成第一编址信息字段；

根据所述第一编址信息字段与预设第一功能码字段，构建所述编址请求报文。

优选地，获取所述发送编址应答报文，包括如下步骤：

所述从设备设置与所述第一编址信息字段的字段值相同的第二编址信息字段；

设置与所述第一功能码字段的字段值相同的第二功能码字段；

根据当前从设备的设备类型生成设备类型字段；

根据所述第二编址信息字段、所述第二功能码字段和所述设备类型字段，构建发送编址应答报文。

一种串口设备自动编址系统，包括：主设备、多个从设备和串口总线；

所述主设备通过所述串口总线分别与每个所述从设备连接；

所述主设备，用于分别向每个从设备发送电信号；

所述从设备，用于根据所述电信号断开相邻两个所述从设备之间的通信；

所述从设备，用于根据相邻两个所述从设备之间的状态信息，确定当前从设备的设备类型；

所述主设备，还用于按照预设周期依次向每个所述从设备发送编址请求报文；

所述从设备，还用于根据所述当前从设备的设备类型向所述主设备发送编址应答报文，若当前从设备为第一类型，则恢复与后一个从设备之间的通信；

所述主设备，还用于重复当前从设备编址过程，每轮重复完成后更新所述编址请求报文，直至所述主设备根据对应的所述编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编址。

优选地，所述串口总线包括：电源总线、通信总线和状态线；

所述电源总线，用于将所述主设备发送的电信号传递至每个所述从设备；

所述通信总线，用于实现所述主设备与每个所述从设备之间通信；

所述通信总线，还用于在所述从设备的控制下，实现相邻两个从设备之间通信的通断；

所述状态线，用于将后一个从设备发送的状态信息传递至当前从设备。

优选地，所述从设备包括：第一硬件电路、MCU、第二硬件电路和本地开关；

所述MCU分别与所述第一硬件电路和所述第二硬件电路连接；

所述第一硬件电路与所述电源总线连接；

所述MCU通过所述第二硬件电路与所述本地开关连接；

所述本地开关设置在所述通信总线上；

后一个从设备的所述第一硬件电路与当前从设备的所述第二硬件电路连接；

所述第一硬件电路，用于将所述主设备发送的电信号传递至所述MCU；

后一个从设备的所述第一硬件电路，用于向当前从设备的所述第二硬件电路发送状态信息；

所述第二硬件电路，用于将所述状态信息传递至所述MCU；

所述第二硬件电路，还用于在所述MCU的控制下，实现所述本地开关的断开与闭合；

所述MCU，还用于根据所述状态信息判断当前从设备类型；

所述MCU，还用于根据所述当前从设备的设备类型向所述主设备发送编址应答报文。

本发明所提供的串口设备自动编址方法，是通过主设备分别向每个从设备发送电信号；每个从设备接收到电信号后断开相邻两个从设备之间的通信；每个从设备根据相邻两个从设备之间的状态信息，确定当前从设备的类型；主设备按照预设周期依次向每个从设备发送编址请求报文；从设备接收到编址请求报文后，结合当前从设备的设备类型向主设备发送编址应答报文，且当前从设备为第一类型时，回复与后一个从设备之间的通信；重复编址过程，每轮重复完成后更新编址请求报文，直至主设备根据对应的编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编码。

相比于现有技术，本发明通过从设备自动生成通信地址，使从设备不会因为固定通信地址问题导致多种类型从设备的出现，从而解决为不同通信地址的从设备替换的问题；在串口总线上增加和删除从设备，整个通信系统也能够自动适应，从而解决需要更新主设备上的配置参数文件的问题。整体上提高了系统的经济效益的同时降低维护难度。

本发明还公开了一种串口设备自动编址系统，由于与该方法属于相同的技术构思，解决相同的技术问题，理应具有相同的有益效果，，在此不再赘述。

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，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种串口设备自动编址方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的主设备构建编址请求报文的流程图；

图3为本发明实施例提供的从设备构建编址应答报文的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种串口设备自动编址系统的结构示意图。

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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例采用递进的方式撰写。

本发明实施例提供了一种串口设备自动编址方法及系统。主要解决现有技术中的系统经济效益较低以及维护难度较高的技术问题。

如图1所示，一种串口设备自动编址方法，包括如下步骤：

S1.主设备分别向每个从设备发送电信号；

S2.从设备根据电信号断开相邻两个从设备之间的通信；；

S3.从设备根据相邻两个从设备之间的状态信息，确定当前从设备的设备类型；

S4.主设备按照预设周期依次向每个从设备发送编址请求报文；

S5.从设备根据当前从设备的设备类型向主设备发送编址应答报文，若当前从设备为第一类型，则恢复与后一个从设备之间的通信；

S6.重复步骤S4至步骤S5，每轮重复完成后更新编址请求报文，直至主设备根据对应的编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编址。

步骤S1中，对主设备上电，主设备通电之后通过串口总线为每个从设备发送电信号；同时，主设备通电之后进入编址状态；

步骤S2中，当前从设备接收到电信号后，断开与后一个从设备之间的通信，具体是通过断开串口总线中的通信总线上的本地开关实现的；

步骤S3中，当前从设备启动后，接收到后一个从设备发送的状态信息，并并根据该状态信息确定当前从设备的设备类型；

步骤S4中，进入编址状态的主设备按照预设的重复周期依次向每个从设备发送编址请求报文；

步骤S5中，从设备根据当前从设备的设备类型发送编址应答报文，且当前从设备为第一类型，则恢复与后一个从设备之间的通信；

步骤S6中，在每轮重复完成后对编址请求报文中进行更新；

在本实施例中，第一轮重复过程为：主设备向第一个从设备发送编址请求报文，第一个从设备根据自身的设备类型向主设备发送编址应答报文，如果第一个从设备为第一类型的从设备，在第一个从设备恢复与第二个从设备之间的通信之后，主设备再向第二个从设备发送编址请求报文，第二从设备再发送编址应答报文，在判断类型等等。之后的每次重复过程以此类推，直至主设备通过读取当前从设备发送的编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编址。

优选地，状态信息具体为：后一个从设备向当前从设备发送的电平信号；

步骤S3具体为：

当电平信号为高电平信号，则定义当前从设备为第一类型；

若电平信号为低电平信号，则定义当前从设备为第二类型。

实际运用过程中，第一类型为中间从设备，第二类型为末端从设备，两种类型的从设备可以采用相同的架构，主要区别在于位于串口总线上的位置不同。

在本实施例中，假定串口设备自动编址存在一个主设备和N个从设备，则串口总线末端最后一个从设备为末端从设备即第二类型从设备，在主设备与末端从设备之间的所有从设备为中间从设备；

当前从设备检验到后一个从设备发送的电平信号，并判断该电平信号是否为高电平信号，若是高电平信号，则定义当前从设备为中间从设备。

如图2所示，优选地，在步骤S4之前，主设备构建编址请求报文，包括如下步骤：

A1.主设备初始化最大节点数；

A2.根据初始化后的最大节点数生成第一编址信息字段；；

A3.根据第一编址信息字段与预设第一功能码字段，构建编址请求报文。

步骤A1至步骤A3中，主设备将maxNode(最大通信节点数)设置为0，由于此时主设备的maxNode为0，所以编址信息字段值为1(maxNode+1)；根据编址信息字段与功能码字段构建编址请求报文，编址请求报文包含了功能码字段和编址信息字段。功能码字段表明当前报文为编址请求报文。编址信息字段表明主设备当前需要进行编址的地址信息。

如图3所示，优选地，在步骤S5之前，从设备构建编址应答报文，包括如下步骤：

B1.从设备设置与第一编址信息字段的字段值相同的第二编址信息字段；

B2.设置与第一功能码字段的字段值相同的第二功能码字段；

B3.根据当前从设备的设备类型生成设备类型字段；

B4.根据第二编址信息字段、第二功能码字段和设备类型字段，构建发送编址应答报文。

步骤B1至步骤B4中，当前从设备设置与第一编址信息字段的字段值相同的第二编址信息字段以及与与第一功能码字段的字段值相同的第二功能码字段；同时当前从设备将设备类型字段设置为中间从设备，由于设备类型字段值为中间从设备，所以主设备知道串口总线上还存在未编址的从设备，将继续对下一个从设备进行编址，同时将maxNode加1；若当前从设备将设备类型字段设置为末端从设备，则主设备在接收到此应答报文后，就知道已经对串口上所以从设备完成编址操作。主设备将退出编址状态，并进入到通信状态。至此，主设备对串口总线上从设备的编址过程全部结束。

如图4所示，一种串口设备自动编址系统，包括：主设备、多个从设备和串口总线；

主设备通过串口总线分别与每个从设备连接；

主设备，用于分别向每个从设备发送电信号；

从设备，用于根据电信号断开相邻两个从设备之间的通信；

从设备，用于根据相邻两个从设备之间的状态信息，确定当前从设备的设备类型；

主设备，还用于按照预设周期依次向每个从设备发送编址请求报文；

从设备，还用于根据当前从设备的设备类型向主设备发送编址应答报文，若当前从设备为第一类型，则恢复与后一个从设备之间的通信；

主设备，还用于重复当前从设备编址过程，每轮重复完成后更新编址请求报文，直至主设备根据对应的编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编址。

优选地，串口总线包括：电源总线、通信总线和状态线；

电源总线，用于将主设备发送的电信号传递至每个从设备；

通信总线，用于实现主设备与每个从设备之间通信；

通信总线，还用于在从设备的控制下，实现相邻两个从设备之间通信的通断；

状态线，用于将后一个从设备发送的状态信息传递至当前从设备。

优选地，从设备包括：第一硬件电路、MCU、第二硬件电路和本地开关；

MCU分别与第一硬件电路和第二硬件电路连接；

第一硬件电路与电源总线连接；

MCU通过第二硬件电路与本地开关连接；

本地开关设置在通信总线上；

后一个从设备的第一硬件电路与当前从设备的第二硬件电路连接；

第一硬件电路，用于将主设备发送的电信号传递至MCU；

后一个从设备的第一硬件电路，用于向当前从设备的第二硬件电路发送状态信息；

第二硬件电路，用于将状态信息传递至MCU；

第二硬件电路，还用于在MCU的控制下，实现本地开关的断开与闭合；

MCU，还用于根据状态信息判断当前从设备类型；

MCU，还用于根据当前从设备的设备类型向主设备发送编址应答报文。

实际运用过程中，主设备通过电源总线以及每个从设备的第一硬件电路分别为每个从设备的MCU提供电信号，每个从设备中存在一个MCU，相关的嵌入式软件运行在MCU上，嵌入式软件将完成主要的业务逻辑；主设备还通过通信总线与每个从设备的MCU连接，向每个MCU发送编址请求报文，相邻两个从设备之间通过本地开关实现通信的通断，开关的闭合具有以下特点：一旦开关处于断开状态时，后一个从设备将接收不到主设备、当前从设备及前一个从设备发送的通信报文；一旦开关处于闭合状态时，后一个从设备将能接收到主设备、当前从设备及前一个从设备发送的通信报文。

需要说明的是，微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

重复过程具体为：当第k个从设备为中间从设备时，且回复编址应答报文后，闭合第k个从设备的本地开关，使得主设备可以通过通信总线与第k+1个从设备进行通信，以此类推，当第N个从设备为末端从设备时，主设备将退出编址状态，并进入到通信状态。至此，主设备对串口总线上从设备的编址过程全部结束。

从设备通过MCU调用第二硬件电路中的电平信号，判断当前从设备的设备类型，其中电平信号为后一个从设备的第一硬件电路通过状态线所发送至当前从设备的第二硬件电路的。状态线有以下特性：如果当前从设备为末端从设备，那么当前从设备的状态线不会接入任何信号，经过当前从设备的第二硬件电路处理后将给本地MCU提供低电平信号；如果当前从设备为中间从设备，那么当前从设备接入的状态线会与后一个从设备的第一硬件电路连通，那么经过当前从设备的第二硬件电路处理后将给本地MCU提供高电平信号。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，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，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

另外，在本发明各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理器中，也可以是各模块分别单独作为一个器件，也可以两个或两个以上模块集成在一个器件中；本发明各实施例中的各功能模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令及相关的硬件来完成，前述的程序指令可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序指令在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read On ly Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应当理解，本申请中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

以上对本发明所提供的一种串口设备自动编址方法及系统进行了详细介绍。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发明。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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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 (7)

1.一种串口设备自动编址方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.主设备分别向每个从设备发送电信号；

S2.所述从设备根据所述电信号断开相邻两个所述从设备之间的通信；

S3.所述从设备根据相邻两个所述从设备之间的状态信息，确定当前从设备的设备类型；

S4.所述主设备按照预设周期依次向每个所述从设备发送编址请求报文；

S5.所述从设备根据所述当前从设备的设备类型向所述主设备发送编址应答报文，若当前从设备为第一类型，则恢复与后一个从设备之间的通信；

S6.重复步骤S4至步骤S5，每轮重复完成后更新所述编址请求报文，直至所述主设备根据对应的所述编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编址。

2.如权利要求1所述的串口设备自动编址方法，其特征在于，所述状态信息具体为：后一个从设备向当前从设备发送的电平信号；

所述步骤S3具体为：

当所述电平信号为高电平信号，则定义当前从设备为第一类型；

若所述电平信号为低电平信号，则定义当前从设备为第二类型。

3.如权利要求2所述的串口设备自动编址方法，其特征在于，在步骤S4之前，所述主设备构建所述编址请求报文，包括如下步骤：

所述主设备初始化最大节点数；

根据初始化后的最大节点数生成第一编址信息字段；

根据所述第一编址信息字段与预设第一功能码字段，构建所述编址请求报文。

4.如权利要求3所述的串口设备自动编址方法，其特征在于，在所述步骤S5之前，所述从设备构建所述发送编址应答报文，包括如下步骤：

所述从设备设置与所述第一编址信息字段的字段值相同的第二编址信息字段；

设置与所述第一功能码字段的字段值相同的第二功能码字段；

根据当前从设备的设备类型生成设备类型字段；

根据所述第二编址信息字段、所述第二功能码字段和所述设备类型字段，构建发送编址应答报文。

5.一种串口设备自动编址系统，其特征在于，包括：主设备、多个从设备和串口总线；

所述主设备通过所述串口总线分别与每个所述从设备连接；

所述主设备，用于分别向每个从设备发送电信号；

所述从设备，用于根据所述电信号断开相邻两个所述从设备之间的通信；

所述从设备，用于根据相邻两个所述从设备之间的状态信息，确定当前从设备的设备类型；

所述主设备，还用于按照预设周期依次向每个所述从设备发送编址请求报文；

所述从设备，还用于根据所述当前从设备的设备类型向所述主设备发送编址应答报文，若当前从设备为第一类型，则恢复与后一个从设备之间的通信；

所述主设备，还用于重复当前从设备编址过程，每轮重复完成后更新所述编址请求报文，直至所述主设备根据对应的所述编址应答报文，确定当前从设备为第二类型时，停止重复完成编址。

6.如权利要求5所述的串口设备自动编址系统，其特征在于，所述串口总线包括：电源总线、通信总线和状态线；

所述电源总线，用于将所述主设备发送的电信号传递至每个所述从设备；

所述通信总线，用于实现所述主设备与每个所述从设备之间通信；

所述通信总线，还用于在所述从设备的控制下，实现相邻两个从设备之间通信的通断；

所述状态线，用于将后一个从设备发送的状态信息传递至当前从设备。

7.如权利要求6所述的串口设备自动编址系统，其特征在于，所述从设备包括：第一硬件电路、MCU、第二硬件电路和本地开关；

所述MCU分别与所述第一硬件电路和所述第二硬件电路连接；

所述第一硬件电路与所述电源总线连接；

所述MCU通过所述第二硬件电路与所述本地开关连接；

所述本地开关设置在所述通信总线上；

后一个从设备的所述第一硬件电路与当前从设备的所述第二硬件电路连接；

所述第一硬件电路，用于将所述主设备发送的电信号传递至所述MCU；

后一个从设备的所述第一硬件电路，用于向当前从设备的所述第二硬件电路发送状态信息；

所述第二硬件电路，用于将所述状态信息传递至所述MCU；

所述第二硬件电路，还用于在所述MCU的控制下，实现所述本地开关的断开与闭合；

所述MCU，还用于根据所述状态信息判断当前从设备类型；

所述MCU，还用于根据所述当前从设备的设备类型向所述主设备发送编址应答报文。