CN1980171A - 一种多主机多从机总线网络 - Google Patents

Abstract

一种多主机多从机总线网络属于信息技术领域，包括网络传输介质和通过一定通信格式进行数据交换的各个节点，所述一定通信格式的第一段为开始标志，第二段为地址标识，第三段为1字节的控制字，第四段为1字节，高四位表示滚动、低四位表示长度，第五段为内容场，第六段为校验，第七段为结束标志。所述节点包括全局主机、层内主机、单纯从机、一般从机及网桥，它是指连接到网络上的各个设备，由设备本身和通信控制部分组成。本发明网络在物理层、数据链路层一致的情况下实现了多系统融合，通信过程中各系统互不干扰，依照所述通信格式可实现网上任意两节点间的信息交换，既保障了效率，也使整个系统的线上信号变得较为清楚。

Description

一种多主机多从机总线网络

技术领域

本发明属于信息技术领域，特别涉及一种多主机多从机总线网络。

背景技术

目前数字社区采用的总线主要为单主查询系统和无主从系统。单主查询系统的连接方式是整个总线系统上只有一个主动查询设备，即所谓的主机，总线上设备间交换信息必须由主机或子网连接器代为转发，其网络架构如图1所示。该系统的优点是信号比较清晰，无碰撞问题，但通信效率比较低。与单主查询系统相比，无主从设备间的通信，是由设备发出广播命令，线上的每个设备都对该广播命令进行解析，然后根据命令的含义做出相应的动作，其网络架构如图2所示。该系统的通信效率要高于单主系统，它采用碰撞检测/冲突重发的机制完成系统间信号的碰撞问题，但在大型系统应用时，碰撞问题变得复杂，不适用应用到大型总线网络及分层操作。

数字社区控制网络中控制点比较多，且各应用系统之间相对较为独立，各系统分布范围较大，如果采用单主机查询方式，因为效率不高，各系统之间的应用不同，会有信息收集速度慢、各系统之间的信息分配无法保障等缺欠；采用无主从系统工作，又因为无法支撑大系统工作及设备间通信协议的差异无法转发等原因使系统无法同步工作。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种多主机多从机总线网络。

本发明系统包括网络传输介质和通过一定通信格式进行数据交换的各个节点，节点包括全局主机、层内主机、单纯从机、一般从机及网桥，所述特定通信格式的第一段为开始标志，第二段为地址标识，第三段为1字节的控制字，第四段为1字节，高四位表示滚动、低四位表示长度，第五段为内容场，第六段为校验，第七段为结束标志。其中本发明系统对传输介质无特殊要求。

上述节点是指连接到网络上的各个设备，它包括设备本身和通信控制部分，通信控制部分实现各节点按上述格式发送或接收数据。本发明总线网络中每个节点拥有一个四字节的网络地址标识，处于四字节中最高的一个字节表示该节点作为主机通信时的地址，后三个字节代表该节点作为从机时的地址，本网络的最大构成可支持16777216个节点。

上述全局主机位于网络的最高层，在整个网络上与其应用任务相关的节点进行数据交换，其地址的最高位为0，一个网络内最少有一个全局主机，最多可以有128个全局主机。

上述层内主机在整个子网上与其应用任务相关的节点进行数据交换，其地址的最高位必须为1，每层最多可有127个层内主机。

上述单纯从机完成一个具体的任务和操作，其地址标识为FF；一般从机除具有一个具体任务和操作外还保有对子网内其他一些单纯从机的管理功能。

上述网桥具有上下两个网络接口，下面连接一个子网，上面连接同层其他网桥的对上接口或者上层网桥的对下接口，它的功能是隔离子网内通信及透明转发跨子网通信。

本发明网络最上层有若干全局主机，且全局主机数目不超过128个，全局主机下可连接若干节点，这些节点与全局主机同属一层，当且仅当节点为网桥时，该节点下又可连接若干节点，依此类推，无限自由拓扑连接下去形成整个网络，如图3所示。

当全局主机和层内主机相互交换数据时，层内主机视为从机，进而采用单主查询系统通信方式；同层从机之间相互交换数据时，可采用无主从系统的通信方式，也可采用单主查询系统的通信方式；同层主机之间不通过点对点通信，可使用广播命令交换数据；不同层的主机与主机、主机与从机、从机与从机之间相互交换数据均采用单主查询系统的通信方式。在本发明网络中每个节点对外发送数据时，需在线检测总线空闲状态，如总线空闲状态超过20个UI(传递一位所需时间)时，表示可以发送，节点将按照传输规定发送相应的数据位；传输结束后，在点对点发送时，规定在2-10个UI内，接收方必须返回相应的应达字节，在10个UI内如无应答，发送方将立即重发，最大重发次数不超过三次；针对广播命令，各接收方不需要应答，但广播命令将自动重发3次。

本发明网络在物理层、数据链路层一致的情况下实现了多系统融合，通信过程中各系统互不干扰，依照所述通信格式可实现网上任意两节点间的信息交换，既保障了效率，也使整个系统的线上信号变得较为清楚，信号间的碰撞问题也不会象无主从系统那样复杂。

附图说明

图1为单主查询系统架构示意图；

图2为无主从系统架构示意图；

图3为本发明总线网络架构示意图；

图4为本发明实例的网络架构示意图；

图5为本发明实例中节点的通信控制电路原理图

(a)为单片机及其外围电路原理图，

(b)为三极管、二极管、电阻连接电路原理图，

(c)为信号转换电路原理图，

(d)为电源转换电路原理图

(e)为电源指示灯；

图6为本发明实例中网桥电路原理图，

(a)为单片机及其外围电路原理图，

(b)为二极管、电阻连接电路原理图，

(c)为W77E58及其外围电路原理图，

(d)为电源转换电路原理图；

图7为本发明实例节点通信流程图，

(a)为节点通信主流程图，

(b)为串口中断流程图，

(c)为外部中断流程图；

图8为本发明实例网桥通信流程图。

图中1——子网1；2——子网2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图4为本实例网络架构示意图，该网络包括安防全局主机，其地址为3.3.3.3；消防全局主机，其地址为3.3.3.7；门禁全局主机，其地址为3.3.3.16；门禁节点1，其地址为3.3.3.17；消防节点1，其地址为3.3.3.9；子网1中安防层内主机1，其地址为83.5.5.3；安防节点1，其地址为255.5.5.4；安防节点2，其地址为255.5.5.5；门禁节点2，其地址为255.5.5.16；消防节点2，其地址为255.5.5.21；消防节点3，其地址为255.5.5.23；  消防层内主机1，其地址为90.5.5.25；子网2中安防层内主机2，其地址为83.6.5.1；安防节点3，其地址为255.6.5.4；安防节点4，其地址为255.6.5.5；门禁节点3，其地址为255.6.5.16；消防节点4，其地址为255.6.5.21；消防节点5，其地址为255.6.5.23。

本实例中门禁节点为刷卡开门，门禁全局主机实现下发各门禁点的有效开门卡片、清除有效开门卡片并记录刷卡开门过程等管理功能；消防节点2为一火灾探测点，消防节点3为一喷淋头控制器，消防层内主机1管理子网1内的消防节点包括接到探测器信号以后适时打开喷淋头并上报全局主机出现情况及出现情况后的处理结果；消防节点4为一探测器，消防节点5为一通道门控制器，当探测器发现情况后通知控制器开启通道门，两节点都需将情况报全局主机，消防节点1为楼道门控制器，得到全局主机授权后，当节点2和4有报警时将楼道门打开；安防全局主机功能是接收整个网络上安防节点的报警信息，然后通过声光、画面变化等信息显示报警情况和处理情况并予以记录，安防节点1为红外入侵探测器，安防节点2为声光报警器，安防层内主机接收节点1的报警并处理适时打开声光报警器，并将处理结果上报全局主机。

图5为本实例网络中节点通信控制电路原理图，图5(a)中单片机89S52的25、26、27、28管脚分别与图5(b)中LED1、LED2、LED3、LED4端点相连；图5(a)中单片机89S52的10、11管脚分别与图5(c)中MAX232的12、11管脚相连；图5(d)中电源转换电路将12V直流源转换为5V电源与图5(a)中电源端、图5(b)中电阻端、图5(c)中MAX232的电源端相连；图5(c)中J2与设备相连，图5(a)中U6的管脚6、7与网络相连。

图6为本实例网络中网桥的电路原理图，网桥电路中存在两个与图6(a)完全相同的单片机及其外围电路原理图，一个单片机的10、11管脚分别与图6(c)中的10、11管脚相连，该单片机外围连接的U6芯片的6、7管脚为网桥的一网络接口，另一单片机的10、11管脚分别与图6(c)中的3、4管脚相连，该单片机外围连接的U6芯片的6、7管脚为网桥的另一网络接口；图6(b)中RXD0、TXD0、RXD1、TXD1端点分别与图6(c)中W77E58的10、11、3、4管脚相连；图6(d)中转换电路将12V直流源转换为5V电源与6(a)图6(b)中电阻端、图6(c)中电源端相连。

本实例采用的通信格式如下表：

开始	地址标识		控制字	滚动、长度	内容场	校验	结束
								7E	主机	从机	1字节	1字节	16字节(最大)	CRC16(2字节)	7E

①当安防节点1向安防层内主机1发报警时，

开始标志为7E；

地址标识中主机地址为83，从机地址为050504；

控制字中广播标志位为1，传播方向位为0；

滚动、长度为00111100；

内容场中为报警内容，最长不超过16字节；

校验位为CRC16校验；

结束为7E。

按上述能信格式通信后，安防层内主机1处理该报警，如该报警2秒内未消除，发声光报警控制给安防节点2，并将报警及处理结果发安防全局主机备查。

②当安防层内主机1向安防节点2发控制命令时，

开始标志为7E；

地址标识中主机地址为83，从机地址为050505；

控制字中广播标志位为1，传播方向位为1；

滚动、长度为10011100；

内容场中为控制内容，最长不超过16字节；

校验位为CRC16校验；

结束位为7E。

③当安防层内主机1向安防全局主机转发安防节点1的报警，并发处理结果时，

开始标志位为7E；

地址标识位中主机地址为03，从机地址为050503；

控制字中广播标志位为1，传播方向位为0；

滚动、长度为10111000；

内容帧中为报警内容及处理结果，最长不超过16字节；

校验位为CRC16校验；

结束位为7E。

④安防节点3为医疗求助，它的上报信息将以广播方式上达，

开始标志位为7E；

地址标识全地址为255.06.05.04；

控制字中广播标志位为1，传播方向位为0；

滚动、长度为10110001；

内容帧中为报警内容，最长不超过16字节；

校验位为CRC16校验；

结束位为7E。

该信息将发送到网络上的每个节点，在应用上与其相关的节点处理该事物；层内主机记录该事物，并通过预先约定的方式通知门禁节点3打开楼道门，全局安防主机将该信息记录，并以相当的方式给出处理方案，而连带的安防节点4将给出引导。

图7所示为节点通信流程图，图7(a)为主流程图，其通信过程如下：

步骤一、开始；

步骤二、初始化；

步骤三、串口发送数据；

步骤四、单片机TXDC管脚向82c250芯片发送数据；

步骤五、串口进行数据处理，返回步骤三。

图7(b)为串口中断流程图，其通信过程如下：

步骤一、串口中断处理；

步骤二、串口接收数据。

图7(c)为外部中断流程图，其通信过程如下：

步骤一、外部中断处理；

步骤二、准备从82c250芯片接收数据。

图8所示为网桥通信流程图，其通信过程如下：

步骤一、开始；

步骤二、初始化；

步骤三、等待数据帧进入；

步骤四、端口接收帧；

步骤五、判断子网内是否寻址，是，进入步骤六，否则进入步骤七；

步骤六、丢弃此帧，返回步骤三；

步骤七、接收数据帧；

步骤八、判断数据帧接收是否完整，是，进入步骤九，否则返回到步骤六；

步骤九、发送应答；

步骤十、发送转发请求；

步骤十一、判断是否得到应答，是，进入步骤十三，否则进入步骤十二；

步骤十二、等待，返回步骤十；

步骤十三、转发到总线上，返回步骤三。

Claims (7)

1.一种多主机多从机总线网络，包括网络传输介质和通过一定通信格式进行数据交换的各个节点，其特征在于所述一定通信格式的第一段为开始标志，第二段为地址标识，第三段为1字节的控制字，第四段为1字节，高四位表示滚动、低四位表示长度，第五段为内容场，第六段为校验，第七段为结束标志；所述节点包括全局主机、层内主机、单纯从机、一般从机及网桥，它是指连接到网络上的各个设备，由设备本身和通信控制部分组成。

2.如权利要求1所述的一种多主机多从机总线网络，其特征在于所述全局主机位于网络的最高层，在整个网络上仅与其应用任务相关的节点进行数据交换。

3.如权利要求1所述的一种多主机多从机总线网络，其特征在于所述层内主机在整个子网上与其应用任务相关的节点进行数据交换。

4.如权利要求1所述的一种多主机多从机总线网络，其特征在于所述单纯从机完成一个具体的任务和操作。

5.如权利要求1所述的一种多主机多从机总线网络，其特征在于所述一般从机除具有一个具体任务和操作外还保有对子网内其他一些单纯从机的管理功能。

6.如权利要求1所述的一种多主机多从机总线网络，其特征在于所述的节点通信过程如下：

步骤一、开始；

步骤二、初始化；

步骤三、串口发送数据；

步骤四、单片机TXDC管脚向82c250芯片发送数据；

步骤五、串口进行数据处理，返回步骤三。

7.如权利要求1所述的一种多主机多从机总线网络，其特征在于所述的网桥通信过程如下：

步骤一、开始；

步骤二、初始化；

步骤三、等待数据帧进入；

步骤四、端口接收帧；

步骤五、判断子网内是否寻址，是，进入步骤六，否则进入步骤七；

步骤六、丢弃此帧，返回步骤三；

步骤七、接收数据帧；

步骤八、判断数据帧接收是否完整，是，进入步骤九，否则返回到步骤六；

步骤九、发送应答；

步骤十、发送转发请求；

步骤十一、判断是否得到应答，是，进入步骤十三，否则进入步骤十二；

步骤十二、等待，返回步骤十；

步骤十三、转发到总线上，返回步骤三。

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