专利名称：分布式多处理器发光二极管控制系统的自动定址方法
技术领域：
本发明属于发光二极管(LED)智能景观照明控制中的微控制器定址技术领域，也适用于其它智能系统或自动化系统内需要进行微控制器定址的技术领域。
背景技术：
随着微电子技术的高速发展，微处理器的功能越来越强，价格越来越便宜，体积越来越小，这使得分布式多微处理系统得以广泛应用。由微处理器控制的灯具可具有通信功能，因此由此构建的大型LED智能景观灯光系统广泛应用于楼宇建筑、娱乐场所等景观照明中。
在LED智能灯光控制系统中，现有的技术通常采用DMX512协议，赋予每个灯具处理器一个唯一地址，从而实现灯具间的通信。地址的分配和设定还没有统一的办法，常用的方法按设定地址的时间可分为两种生产时设定和安装时设定。
生产时设定可以是把地址直接写入非易失存储器，也可以是产生唯一的硬件序列号作为地址；安装时设定是通过安装时设置一些硬件开关(如双列直插式或拨盘式开关，跳线)的方式来确定地址。
把地址直接写入非易失存储器的方法简便易行，无需额外的硬件成本，但由于每一个灯具处理器程序皆不相同，需要为每一片处理器单独进行软件的编译、链接工作，不适合批量生产。通过该定址方法生产出来的产品在外观上一致，内部配置却不相同，因此在仓储、管理和装配过程中需要区别对待，不利于产品的调试、排错和升级维护。
通过硬件序列号方式定址和以太网类似，该方法在硬件生产时产生唯一的序列号，并以此确定灯具地址。由于灯光控制系统软件属于应用层软件，且灯具地址和灯具物理位置存在着对应关系，因此系统需要完成灯具地址和硬件序列号地址间的匹配。该匹配工作目前只能靠人工在系统安装调试过程中完成，对于大型项目，需要耗费大量时间，延长工程交期。而且在后期的维护中，如果遇到灯具的损坏换上新的灯具，还需要重新进行地址匹配工作，因此该方法实际应用效率低且维护困难。
通过开关或跳线方式定址是当前比较常用的方法。该方法简单易行，允许灯具控制器使用相同的软硬件设备，适合大量生产。但是，由于灯具地址一般在安装时设定，大型系统中难免引入人为错误；此外，由于开关和跳线都会引入额外的硬件，不仅增加了成本，还增加了灯具控制器的体积，影响了控制器的小型化，也不利于灯具防水防尘。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种地址分配和设定的新方法。它是在传统RS485总线上增加一组端对端的控制线路，使LED控制器既挂接在同一RS485总线上，又彼此连接成链状。通过软件协议完成系统内微处理器的寻址和定址，可确定地址和灯具物理位置间的映射。本发明包括以下步骤1.定址开始时，定址控制器和各LED控制器均处于RS485总线接收状态，随机等待一段时间后，定址控制器置为RS485总线发送状态，并通过RS485总线发送定址要求帧；2.定址控制器发送完定址要求帧后，改为RS485总线接收状态，开启计时器T1等待总线上最后一位LED控制器的响应；3.各LED控制器收到RS485总线上的帧后，判断是否为定址要求帧，如果是，则丢弃后续数据序列，进入自动定址状态；4.各LED控制器进入定址状态后，判断自己是否为总线上最后一个节点，所有非尾节点的LED控制器置为RS485总线接收状态，尾节点LED控制器置为RS485总线发送状态，通过RS485总线向定址控制器发应答信息，告诉定址控制器末位LED控制器已找到；5.若定址控制器在定时器T1定时的时间内未收到任何LED控制器反馈，则重复发送定址命令帧，若重复三次后，仍未得到正确响应，则显示报警信号；6.定址控制器收到末位LED控制器的应答信息后，通过控制线路向与其邻接的下位LED控制器发送定址命令帧，定址命令帧中指定了下一位控制器的地址信息；7.当LED控制器通过控制线路从上位控制器收到并确认为定址命令帧后，判断CRC校验码，若错误，通过RS485总线通知定址控制器重发定址命令帧；若校验正确，则取出该帧的地址部分作为本控制器的地址，计算出下一个控制器的地址后，生成新的命令帧通过控制线路送往下一个控制器，并通过485总线通知定址控制器本控制器地址己确定；8.重复步骤七直至尾节点LED控制器通知定址控制器自己定址完毕；9.定址控制器接收到末位LED控制器的定址完毕信号后，提示定址完成，自动定址过程结束。
本发明的有益效果是定址过程通过软件协议完成，无需增加额外的硬件成本；各控制器使用相同的软硬件平台，适合批量生产；定址工作由计算机自动完成，快速可靠，可缩短工程安装调试时间；使用独立的寻址设备，定址后LED控制器确定唯一的地址，可配合其它不具备定址功能的控制器使用，提高了系统的兼容性。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的系统结构连接示意图。
具体实施例方式
基于上述定址方法，我们设计了一套可自动定址的“LED装饰照明控制系统”。此案例中，系统由一个定址控制器和若干个LED控制器组成，定址控制器和LED控制器均挂接在同一RS485总线上，拓展了DMX512协议；相邻两个控制器之间有一对控制线彼此相连，通过串口彼此通信。本案例中，定址控制器和LED控制器采用相同的硬件结构，其结构示意图如图2所示。串口1用于和上级控制器通信，串口2用于和下级控制器通信，定址控制器的串口1和最后一个LED控制器的串口2闲置不用。
在具体协议设计上，拓展了DMX512协议的开始代码(Start Code)字节来增加寻址的功能，拓展后的帧格式如下
现有DMX512协议的数据帧在BREAK、MAB字段之后跟随的开始代码缺省为0x00，本方法通过对该字段进行拓展，引入了定址要求帧、尾节点应答帧和定址完毕帧，再通过前述的步骤完成系统各控制器的定址。
权利要求
1.一种分布式多处理器发光二极管(LED)控制系统的自动定址方法，其特征是各分布式控制器通过一组控制线路彼此连接成链状，同时各控制器均挂接在同一RS485总线上，自动定址方法包括以下步骤一、定址开始时，定址控制器和各LED控制器均处于RS485总线接收状态，随机等待一段时间后，定址控制器置为RS485总线发送状态，并通过RS485总线发送定址要求帧；二、定址控制器发送完定址要求帧后，改为RS485总线接收状态，开启计时器T1等待总线上最后一位LED控制器的响应；三、各LED控制器收到RS485总线上的帧后，判断是否为定址要求帧，如果是，则丢弃后续数据序列，进入自动定址状态；四、各LED控制器进入定址状态后，判断自己是否为总线上最后一个节点，所有非尾节点的LED控制器置为RS485总线接收状态，尾节点LED控制器置为RS485总线发送状态，通过RS485总线向定址控制器发应答信息，告诉定址控制器末位LED控制器已找到；五、若定址控制器在定时器T1定时的时间内未收到任何LED控制器反馈，则重复发送定址命令帧，若重复三次后，仍未得到正确响应，则显示报警信号；六、定址控制器收到末位LED控制器的应答信息后，通过控制线路向与其邻接的下位LED控制器发送定址命令帧，定址命令帧中指定了下一位控制器的地址信息；七、当LED控制器通过控制线路从上位控制器收到并确认为定址命令帧后，判断CRC校验码，若错误，通过RS485总线通知定址控制器重发定址命令帧；若校验正确，则取出该帧的地址部分作为本控制器的地址，计算出下一个控制器的地址后，生成新的命令帧通过控制线路送往下一个控制器，并通过485总线通知定址控制器本控制器地址已确定；八、重复步骤七直至尾节点LED控制器通知定址控制器自己定址完毕；九、定址控制器接收到末位LED控制器的定址完毕信号后，提示定址完成，自动定址过程结束。
全文摘要
一种分布式多处理器发光二极管(LED)控制系统的自动定址方法。它是在传统RS485总线上增加一组端对端的控制线路，使LED控制器既挂接在同一RS485总线上，又彼此连接成链状。通过软件协议完成系统内微处理器的寻址和定址，可确定地址和灯具物理位置间的映射。适用于LED智能景观照明控制中的微控制器定址技术领域，也适用于其他智能系统或自动化系统内需要进行微控制器定址的技术领域。该方法由计算机自动完成定址，准确快捷，定址过程无需人工干预。该方法通过软件协议实现，不增加额外的硬件成本。
文档编号G05B19/418GK101021728SQ20061002630
公开日2007年8月22日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者林锋 申请人:上海复展照明科技有限公司