CN214101428U - 一种总线型设备地址自动分配装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种总线型设备地址自动分配装置，它包括主设备以及N个从设备，所述主设备包括第一主控制器、排序电路、第一存储芯片、第一接口电路和第一电源模块；所述从设备包括第二主控制器、比对电路、第二存储芯片、第二接口电路和第二电源模块；其中，所述第一接口电路和第二接口电路分别连接信号总线，所述第一电源模块和所述第二电源模块分别连接电源总线。该总线型设备地址自动分配装置操作简便、稳定可靠且整个地址分配过程不需要人员参与即可实现快速自动分配地址。

Description

一种总线型设备地址自动分配装置

技术领域

本实用新型涉及设备地址分配技术领域，具体的说，涉及了一种总线型设备地址自动分配装置。

背景技术

目前市场上大多数是使用拨码开关、红外遥控器和磁棒等方法来设置从设备的地址码，使用以上方法设置从设备的地址码存在以下不足：

（1）使用拨码开关设置地址增加了硬件成本且通常拨码开关对外表现为二进制码，设置地址时需要专业的人员进行拨码，使用在防爆场景的设备，在现场不允许开盖操作，维护起来非常不便；

（2）使用在防爆场所的设备通过红外遥控器设置地址时，红外遥控器需要做防爆认证或本质安全认证，增加了产品成本，现场维护，携带的维护设备多；

（3）在现场进行维修、更换从设备时必须要核实被更换设备的地址，并且更换的新设备地址必须与更换下来的设备地址设置完全一致，否则就会造成地址冲突，导致总线数据传输紊乱，整个系统将无法正常工作。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种总线型设备地址自动分配装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种总线型设备地址自动分配装置，它包括主设备以及N个从设备，所述主设备包括第一主控制器、排序电路、第一存储芯片、第一接口电路和第一电源模块；所述从设备包括第二主控制器、比对电路、第二存储芯片、第二接口电路和第二电源模块；其中，所述第一接口电路和第二接口电路分别连接信号总线，所述第一电源模块和所述第二电源模块分别连接电源总线；

所述第一接口电路与所述第一主控制器连接，用于将第一主控制器输出的查询标识符广播指令发送至信号总线，从所述信号总线上接收从设备标识符并传输至所述第一主控制器；以及向所述信号总线发送从设备地址数据包；其中，所述从设备地址数据包包括从设备标识符和地址码；

所述排序电路与所述第一主控制器连接，用于接收所述从设备标识符并将从设备标识符排序结果返回至所述第一主控制器；

所述第一主控制器，用于根据从设备标识符排序结果建立从设备地址码与从设备标识符映射表，将从设备地址码与从设备标识符映射表存储至所述第一存储芯片；

所述第二接口电路连接所述第二主控制器，用于从所述信号总线上接收所述查询标识符广播指令并传输至所述第二主控制器，将第二主控制器输出的从设备标识符发送至信号总线；以及从所述信号总线上接收从设备地址数据包并传输至所述第二主控制器；

所述比对电路连接所述第二主控制器，用于进行从设备标识符比对并将比对结果传输至所述第二主控制器；

所述第二主控制器，用于根据比对结果选择是否将所述从设备地址数据包中的地址码存储至所述第二存储芯片。

本实用新型的有益效果为：该总线型设备地址自动分配装置能够快速对挂载在总线上的从设备进行地址分配，且全程不需要人员的参与，避免了因为操作员的失误而造成总线数据通信紊乱问题。

附图说明

图1是本实用新型的主设备和从设备的结构示意图；

图2是本实用新型的总线状态检测及冲突检测的原理图；

图3是本实用新型的第一种实施例的连接示意图；

图4是本实用新型的第二种实施例的连接示意图；

图5是本实用新型的发送数据总线监听流程图；

图6是本实用新型的从设备发送数据处理流程图；

图7是本实用新型的数据冲突处理流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如附图1所示，一种总线型设备地址自动分配装置，它包括主设备以及N个从设备，所述主设备包括第一主控制器、排序电路、第一存储芯片、第一接口电路和第一电源模块；所述从设备包括第二主控制器、比对电路、第二存储芯片、第二接口电路和第二电源模块；其中，所述第一接口电路和第二接口电路分别连接信号总线，所述第一电源模块和所述第二电源模块分别连接电源总线；

所述第一接口电路与所述第一主控制器连接，用于将第一主控制器输出的查询标识符广播指令发送至信号总线，从所述信号总线上接收从设备标识符并传输至所述第一主控制器；以及向所述信号总线发送从设备地址数据包；其中，所述从设备地址数据包包括从设备标识符和地址码；

所述排序电路与所述第一主控制器连接，用于接收所述从设备标识符并将从设备标识符排序结果返回至所述第一主控制器；

所述第一主控制器，用于根据从设备标识符排序结果建立从设备地址码与从设备标识符映射表，将从设备地址码与从设备标识符映射表存储至所述第一存储芯片；

所述第二接口电路连接所述第二主控制器，用于从所述信号总线上接收所述查询标识符广播指令并传输至所述第二主控制器，将第二主控制器输出的从设备标识符发送至信号总线；以及从所述信号总线上接收从设备地址数据包并传输至所述第二主控制器；

所述比对电路连接所述第二主控制器，用于进行从设备标识符比对并将比对结果传输至所述第二主控制器；

所述第二主控制器，用于根据比对结果选择是否将所述从设备地址数据包中的地址码存储至所述第二存储芯片。

可以理解，所述主设备的第一主控制器通过所述第一接口电路向所述信号总线发送查询标识符广播指令，所述从设备的第二主控制器通过所述第二接口电路接收所述查询标识符广播指令，并返回从设备标识符；所述第一主控制器接收所述从设备返回的从设备标识符，并转发至所述排序电路进行排序；所述排序电路输出从设备标识符排序结果并传输至所述第一主控制器，所述第一主控制器根据从设备标识符排序结果设置每个从设备的地址码，并向所述信号总线发送从设备地址数据包；所述第二主控制器接收所述从设备地址数据包，由所述比对电路进行从设备标识符比对，若从设备地址数据包中的从设备标识符与自身标识符一致，所述第二主控制器则将所述从设备地址数据包中的地址码写入所述第二存储芯片，以完成从设备地址分配。

其中，所述从设备地址数据包包括从设备标识符和地址码，从设备地址数据包格式如下表所示：

所述主设备对总线上所有从设备地址设置完成后按设置的地址码与从设备进行通信。

在一种具体实施方式中，在所述主设备上电后，所述第一主控制器轮询发送查询标识符广播指令，以查询总线上从设备主控芯片MCU标识符；挂载在总线上的从设备接收到查询标识符广播指令后，将自身的MCU标识符按约定的数据帧格式进行封装，获得从设备标识符数据包并传输至所述主设备的第一主控制器。需要说明的是，从设备的第二主控制器为MCU微处理器，MCU微处理器标识符由芯片生产厂商在生产芯片时固化到芯片内部且每个MCU的标识符都不相同。

可以理解，所述主设备连续轮询10次查询标识符广播指令都未接收到从设备发送的从设备标识符，则表明总线上挂载的所有从设备都正确响应完主设备发送的查询标识符广播指令。

需要说明的是，所述排序电路为内置现有MCU标识符排序程序的微控制器，所述主设备的排序电路接收从设备标识符，对从设备标识符进行排序，并输出从设备标识符排序结果，所述第一主控制器获取第一存储芯片预存的地址码和从设备标识符排序结果，按照一一对应关系，依次分配从设备地址码，建立从设备地址码与从设备标识符映射表；所述比对电路为内置现有MCU标识符比对程序的微控制器；现有MCU标识符排序程序和现有MCU标识符比对程序均为本领域技术人员知晓的简单程序，本实施例在此不再赘述。

例如，所述主设备轮询完总线上所有从设备后，将标识符最小的从设备的地址分配为1，依次类推。主设备由分配的地址1开始轮询发送从设备地址数据包，从设备接收到从设备地址数据包，由所述从设备的比对电路判断从设备地址数据包中MCU标识符与自身的MCU标识符是否相同，若相同则将自身的地址设置为从设备地址数据包中的地址码，返回地址设置完成响应数据包，若不同则表示此数据包不是发送给自己的，因此不做任何响应。

实施例2

如附图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述第二接口电路包括接收芯片IC1和发送芯片IC2，所述接收芯片IC1的输入使能引脚和输出使能引脚接地，所述接收芯片IC1的输出引脚RO连接所述第二主控制器U1的数据接收引脚RX，用于将从所述信号总线上接收到的查询标识符广播指令传输至所述第二主控制器U1，以及将从所述信号总线上接收到的从设备地址数据包传输至所述第二主控制器U1；

所述发送芯片IC2的输出使能引脚接地，所述发送芯片IC2的输入使能引脚连接所述第二主控制器U1的I/O引脚，所述发送芯片IC2的输入引脚DI连接所述第二主控制器U1的数据发送引脚TX，用于将第二主控制器输出的从设备标识符发送至信号总线。

需要说明的是，所述接收芯片IC1的输入使能引脚（输入使能引脚高电平有效）和输出使能引脚（输出使能引脚低电平有效）接地，因此，所述接收芯片IC1专用于接收主设备发送到信号总线上的数据；所述发送芯片IC2的输出使能引脚（输出使能引脚低电平有效）接地，所述发送芯片IC2的输入使能引脚（输入使能引脚高电平有效）连接所述第二主控制器U1的I/O引脚，由所述第二主控制器U1的I/O引脚控制所述发送芯片IC2的输入使能引脚，所述发送芯片IC2专用于通过信号总线向主设备发送数据。

进一步的，所述从设备还包括第三控制器U2，所述第三控制器U2的数据接收引脚RX连接所述发送芯片IC2的输出引脚RO，所述第三控制器U2的端口PC连接所述第二主控制器U1的端口PE，以检测信号总线上的数据是否发生冲突。

需要说明的是，在所述第二主控制器U1向数据总线发送数据之后，所述第三控制器U2通过所述发送芯片IC2从数据总线上接收所述从设备发送的数据，并通过端口PC发送至所述第二主控制器U1；由所述第二主控制器U1将该数据与已发送数据进行比对，若一致，则表示信号总线上的数据没有发生冲突；若不一致，则表示信号总线上的数据发生冲突。

进一步的，所述发送芯片IC2的输出引脚RO连接反相器的输入端，所述反相器的输出端连接所述第二主控制器U1的另一I/O引脚，用于检测信号总线是否处于空闲状态。

需要说明的是，数据总线上存在数据通信时，发送芯片IC2的输出引脚RO出现连续变化的高低电平，并经过反向器传输至所述第二主控制器U1的另一I/O引脚，触发所述第二主控制器U1的中断触发I/O引脚下降沿中断，进而判断总线处于忙状态。如附图5所示，若在规定的时间T₄内，所述第二主控制器U1的中断触发I/O引脚未产生下降沿中断，则判断总线处于空闲状态。

如附图6和附图7所示，在数据总线繁忙时，所述从设备等待再次接收主设备发出的查询标识符广播指令；在数据总线空闲时，所述从设备将封装后的从设备MCU标识符发送至所述主设备。

如图3所示，所述第一接口电路、所述接收芯片IC1和所述发送芯片IC2均为MAX485芯片，所述信号总线为RS485总线。可以理解，所述主设备和所述从设备之间通过RS485总线连接，所述主设备提供直流电源给RS485总线上连接的从设备；所述第一电源模块用于为第一主控制器、排序电路、第一存储芯片和第一接口电路供电，所述第二电源模块用于为第二主控制器、比对电路、第二存储芯片和第二接口电路。需要说明的是，所述从设备包括两个MCU和两个RS485收发器，构成全双工通信。

实施例3

本实施例与上述实施例的区别在于：所述主设备的第一主控制器通过通信端口分别与所述从设备的对应通信端口通信连接，用于接收所述从设备发送的错误输出信息。

其中，所述主设备的通信端口和所述从设备的通信端口为数据错误侦测引脚（DaEPin），数据错误侦测引脚（DaEPin）是硬件上MCU的一个IO口，所述主设备的数据错误侦测引脚（DaEPin）分别连接所述从设备的数据错误侦测引脚（DaEPin），用于接收所述从设备发送的错误输出信息。

需要说明的是，从设备发送完标识符数据包后，未因数据错误侦测引脚（DaEPin）下降沿触发中断表明从设备标识符发送完成，再次接收到主设备发送的查询标识符广播指令不做任何响应；数据错误侦测引脚（DaEPin）下降沿触发从设备进入中断，表明从设备标识符数据包发送失败，再次接收到主设备发送的查询标识符广播指令则重新发送从设备标识符。

可以理解，主设备接收到从设备标识符数据包进行校验，校验失败在从设备数据发送错误输出引脚产生1ms低脉冲信号；校验成功存储从设备标识符。

实施例4

本实施例与上述实施例的区别在于：所述第一接口电路和所述第二接口电路均为CAN收发芯片，所述信号总线为CAN总线，如附图4所示。

当信号总线为CAN总线时，所述主设备以及N个从设备之间的连接关系以及数据交互过程与上述实施例类似，因此，本实施例不再赘述。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种总线型设备地址自动分配装置，其特征在于：包括主设备以及N个从设备，所述主设备包括第一主控制器、排序电路、第一存储芯片、第一接口电路和第一电源模块；所述从设备包括第二主控制器、比对电路、第二存储芯片、第二接口电路和第二电源模块；其中，所述第一接口电路和第二接口电路分别连接信号总线，所述第一电源模块和所述第二电源模块分别连接电源总线；

所述第一接口电路与所述第一主控制器连接，用于将第一主控制器输出的查询标识符广播指令发送至信号总线，从所述信号总线上接收从设备标识符并传输至所述第一主控制器；以及向所述信号总线发送从设备地址数据包；其中，所述从设备地址数据包包括从设备标识符和地址码；

所述排序电路与所述第一主控制器连接，用于接收所述从设备标识符并将从设备标识符排序结果返回至所述第一主控制器；

所述第一主控制器，用于根据从设备标识符排序结果建立从设备地址码与从设备标识符映射表，将所述从设备地址码与从设备标识符映射表存储至所述第一存储芯片；

所述第二接口电路连接所述第二主控制器，用于从所述信号总线上接收所述查询标识符广播指令并传输至所述第二主控制器，将第二主控制器输出的从设备标识符发送至信号总线；以及从所述信号总线上接收从设备地址数据包并传输至所述第二主控制器；

所述比对电路连接所述第二主控制器，用于进行从设备标识符比对并将比对结果传输至所述第二主控制器；

所述第二主控制器，用于根据比对结果选择是否将所述从设备地址数据包中的地址码存储至所述第二存储芯片。

2.根据权利要求1所述的总线型设备地址自动分配装置，其特征在于：所述第二接口电路包括接收芯片IC1和发送芯片IC2，所述接收芯片IC1的输入使能引脚和输出使能引脚接地，所述接收芯片IC1的输出引脚RO连接所述第二主控制器U1的数据接收引脚RX，用于将从所述信号总线上接收到的查询标识符广播指令或从设备地址数据包传输至所述第二主控制器U1；

所述发送芯片IC2的输出使能引脚接地，所述发送芯片IC2的输入使能引脚连接所述第二主控制器U1的I/O引脚，所述发送芯片IC2的输入引脚DI连接所述第二主控制器U1的数据发送引脚TX，用于将第二主控制器输出的从设备标识符发送至信号总线。

3.根据权利要求2所述的总线型设备地址自动分配装置，其特征在于：所述从设备还包括第三控制器U2，所述第三控制器U2的数据接收引脚RX连接所述发送芯片IC2的输出引脚RO，所述第三控制器U2的端口PC连接所述第二主控制器U1的端口PE。

4.根据权利要求3所述的总线型设备地址自动分配装置，其特征在于：所述发送芯片IC2的输出引脚RO连接反相器的输入端，所述反相器的输出端连接所述第二主控制器U1的另一I/O引脚。

5.根据权利要求2所述的总线型设备地址自动分配装置，其特征在于：所述第一接口电路、所述接收芯片IC1和所述发送芯片IC2均为MAX485芯片，所述信号总线为RS485总线。

6.根据权利要求1所述的总线型设备地址自动分配装置，其特征在于：所述第一接口电路和所述第二接口电路均为CAN收发芯片，所述信号总线为CAN总线。

7.根据权利要求1所述的总线型设备地址自动分配装置，其特征在于：所述主设备的第一主控制器通过通信端口分别与所述从设备的对应通信端口通信连接，用于接收所述从设备发送的错误输出信息。

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