一种MBUS主机通讯电路、方法、装置及其介质与流程

一种mbus主机通讯电路、方法、装置及其介质
技术领域
1.本技术涉及智能仪表通信领域，特别是涉及一种mbus主机通讯电路、方法、装置及其介质。


背景技术：

2.近年来，在智能仪表的实际应用中，通常采用远程抄表系统(symphonic mbus，mbus)主机通讯电路来进行远程数据的采集与交互，其利用mbus总线向从机设备发送电压信号数据，并接收从机设备的电流信号数据，经转换成电压信号后，得以识别并处理，从而实现远程抄表等功能，同时，为了在从机设备出现故障时能够及时排查，mbus主机通讯电路需要经常对从机设备的数量进行识别。
3.目前，mbus主机通讯电路识别从机数量时通常使用软件识别，但是由于软件容易出现不响应或其他问题，对mbus主机通讯电路的搜表准确率和速度带来不良的影响。
4.所以，现在本领域的技术人员亟需要一种mbus主机通讯电路，解决目前使用软件识别从机数量导致的容易出现不响应或其他问题，从而影响mbus主机通讯电路搜表准确率和速度的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种mbus主机通讯电路，解决目前使用软件识别从机数量导致的容易出现不响应或其他问题，从而影响mbus主机通讯电路搜表准确率和速度的问题。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种mbus主机通讯电路，包括：主机处理器、从机设备；各从机设备的mbus-端与主机处理器的模数转换端连接，以便于主机处理器根据接收到的电压信号得到从机设备的数量，其中，电压信号是由从机设备发送的电流信号转换得到的。
7.优选地，还包括：采样和滤波电路；采样和滤波电路设置在主机处理器的模数转换端和从机设备的mbus-端之间，用于滤波以及将从机设备发送的电流信号转换为电压信号。
8.优选地，采样和滤波电路为电流采样电路和π型滤波电路，包括：采样电阻、第一电阻、第一电容和第二电容；采样电阻的第一端与从机设备的mbus-端连接、第一电阻的第一端和第一电容的第一端连接，采样电阻的第二端接地；第一电阻的第二端与第二电容的第一端和主机处理器的模数转换端连接，第一电容和第二电容的第二端接地。
9.优选地，还包括设置在从机设备与主机处理器之间的过载检测电路，过载检测电路用于检测从机设备发送的电流信号，并根据经采样和滤波电路转换电流信号得到的电压信号与基准电压的关系向主机处理器发送相应的检测结果。
10.优选地，还包括第一过载保护电路和第二过载保护电路；第一过载保护电路设置在主机发送电路和从机设备之间；第二过载保护电路分别与主机处理器和主机发送电路连接，用于根据主机处理器发送的开关信号控制主机发送电路通断。
11.优选地，过载检测电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容
和比较器；比较器的正输入端与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与第三电阻和第四电阻的第一端连接，第三电阻的第二端与第一电源连接，第四电阻的第二端接地；比较器的负输入端通过采样和滤波电路与从机设备的mbus-端连接；比较器的电源正极端与第一电源和第三电容的第一端连接，比较器的电源负极端接地，第三电容的第二端接地；比较器的输出端经第五电阻与主机处理器的过载检测端连接。
12.优选地，第一过载保护电路包括：第一ptc热敏电阻和第一瞬态二极管；第一ptc热敏电阻的第一端与第一瞬态二极管的第一端和主机发送电路连接，第一ptc热敏电阻的第二端与从机设备的mbus+端连接，第一瞬态二极管的第二端与从机设备的mbus-端连接；第二过载保护电路包括：第六电阻、第七电阻和第一三极管；第一三极管的集电极与主机发送电路连接，第一三极管的发射极接地，第一三极管的基极与第六电阻和第七电阻的第一端连接，第六电阻的第二端连接主机处理器的控制端，第七电阻的第二端接地。
13.为解决上述问题，本技术还提供一种mbus主机通讯方法，应用于如上述的mbus主机通讯电路，包括：接收由从机设备的mbus-端发送的电流信号转换得到的电压信号；根据电压信号得到从机设备的数量。
14.为解决上述问题，本技术还提供一种mbus主机通讯装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时实现如上述的mbus主机通讯方法的步骤。
15.为解决上述问题，本技术还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述的mbus主机通讯方法的步骤。
16.本技术提供的一种mbus主机通讯电路，将所有从机设备的mbus-端与主机处理器的模数转换端连接，由于从机设备的mbus端起到通讯的作用，在正常工作时会输出电流，所以主机处理器就得到了所有从机设备工作时的总的电流值，并且由于从机设备的工作电流相对固定，所以将总的电流值转化为电压值后就可以识别计算出从机设备的数量，实现通过硬件识别从机设备数量的功能，避免了使用软件识别从机设备数量可能导致的不响应或其他问题带来的影响，进一步提高了mbus通讯的搜表准确率和速度。
17.本技术提供的一种mbus主机通讯方法、装置、及计算机可读存储介质，与上述方法对应，效果同上。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
19.图1为本发明提供的一种mbus主机通讯电路的结构图；
20.图2为本发明提供的过载检测电路和采样和滤波电路的电路图；
21.图3为本发明提供的主机发送电路、第一过载保护电路和第二过载保护电路的电路图；
22.图4为本发明提供的一种mbus主机通讯装置的结构图。
具体实施方式
23.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护范围。
24.本技术的核心是提供一种mbus主机通讯电路、方法、装置及其介质。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
26.随着智能仪表技术的发展，类似抄表等操作已不再需要人工进行，而是通过mbus进行远程操作，主机和各从机之间通过mbus总线实现数据的远程采集和交互。但如此，当从机设备12出现故障时，由于设备之间相隔较远，无法及时得知故障情况，所以一般通过主机经常对从机设备12的数量进行识别，以确定工作情况，目前，通常使用软件对从机设备12的数量进行识别，但是软件本身容易受到影响，可能会出现不响应、宕机以及其他问题，影响了mbus主机通讯电路的搜表准确率和速度，进而降低了mbus主机通讯电路的可靠性，所以，本技术提供一种mbus主机通讯电路，如图1所示，包括：主机处理器11、从机设备12；各从机设备12的mbus-端与主机处理器11的模数转换端连接，以便于主机处理器11根据接收到的电压信号得到从机设备12的数量，其中，电压信号是由从机设备12发送的电流信号转换得到的。
27.需要说明的是，由于从机设备12输出的是电流信号，而一般情况下，在实际的生产中，主机处理器11仅能识别电压信号，所以需要将电流信号转换成电压信号后，才能被主机处理器11识别处理，但本实施例并不限制于主机处理器11仅能识别电压信号这一种情况，也就是说，若在一种可能的实施方案中，主机处理器11能够识别电流信号，则无需转换，直接将从机设备12的mbus-端与主机处理器11的模数转换端连接即可。
28.容易理解的是，本技术所提到的模数转换端是指主机处理器11上具有模数转换功能的端口，不限制于特指某一具体端口，另外，若该端口除模数转换功能外，还具有其他功能也可以实现本技术所达到的技术效果。而mbus-端与mbus+端都是从机设备12上的端口，这两个端口一同用于从机设备12与主机的mbus通讯以及为从机设备12供电。
29.除此之外，本技术提到的各从机设备12的mbus-端与主机处理器11的模数转换端连接可以是每个从机设备12的mbus-端单独与主机处理器11的模数转换端连接，也可以是各从机设备12的mbus-端集成、或以其它方式组合为一个端口与主机处理器11的模数转换端连接，本实施例对此不作限制。
30.主机处理器11的模数转换端与各从机设备12的mbus-端连接，由于从机设备12在正常工作时，mbus-端会输出电流信号，且从机设备12的工作电流相对固定，所以主机处理器11的模数转换端获得从机设备12发送的总的电流值，经转换为电压值后，就可以得出从机设备12的数量，实现了从硬件结构上识别从机设备12数量的功能，避免了使用软件识别可能会出现不响应或宕机等问题带来的影响，进一步提高了mbus主机通讯电路的搜表准确率和速度。
31.如上述实施例所述，主机处理器11是通过各从机设备12发送的电流信号得到从机设备12数量的，所以对电流信号的稳定性和精确性有一定的要求，同时，在实际的生产生活
中，主机处理器一般仅能识别电压信号，于是，本实施例在上述实施例的基础上，提供一种优选方案，如图1所示，还包括：采样和滤波电路13；采样和滤波电路13设置在主机处理器11的模数转换端和从机设备12的mbus-端之间，用于滤波以及将从机设备发送的电流信号转换为电压信号。
32.值得注意的是，本实施例并未对采样和滤波电路13的具体实施形式作出限制，只要能提高输入进主机处理器11的模数转换端的电压信号的精度和稳定性，以及将从机设备发送的电流信号转换为电压信号即可，可根据实际情况选择合适的滤波电路以及采样电路，同时，本实施例也不限制于采样电路和滤波电路一起使用的这一情况，容易理解的是，单独使用滤波电路或单独使用采样电路同样是出于与本技术同一技术构思的实施方案。另外，本实施例提供一种优选的实施方式：滤波电路为π型滤波电路。
33.本实施例相对于上述实施例的优势在于：于各从机设备12的mbus-端与主机处理器11的模数转换端之间添加采样和滤波电路13，提升了电压信号的稳定性和精度，并使得主机处理器11能够处理从机设备12发送的电流信号，从而更好的对从机数量进行识别。
34.如上述实施例所述，采样和滤波电路13的一种优选的实施方案为采样和滤波电路13包括电流采样电路和π型滤波电路，所以，本实施例提供的采样和滤波电路13的具体实施方案，如图2所示，包括：采样电阻r8、第一电阻r1、第一电容c1和第二电容c2；采样电阻r8的第一端与从机设备12的mbus-端连接、第一电阻r1的第一端和第一电容c1的第一端连接，采样电阻r8的第二端接地；第一电阻r1的第二端与第二电容c2的第一端和主机处理器11的模数转换端(adc_qty端)连接，第一电容c1和第二电容c2的第二端接地。
35.本实施例提供了采样和滤波电路13包括电流采样电路和π型滤波电路的一种具体实施方案，作为采样和滤波电路13的滤波部分使用π型滤波电路的优势在于π型滤波电路的滤波效果好，进一步提高了电压信号的稳定性和精度，从而保证从机数量识别的准确度；而采样和滤波电路13的采样部分使用采样电阻r8实现将电流信号转换为电压信号的功能，电路结构简单、易于实现。
36.对于mbus主机通讯电路来说，在实际的应用过程中，是有过载的风险的，并且一旦出现过载，会造成较大的损失，为此，本实施例在上述实施例的基础上，提供一种优选方案，如图1所示，还包括设置在从机设备12与主机处理器11之间的过载检测电路14，过载检测电路14用于检测从机设备12发送的电流信号，并根据经采样和滤波电路13转换电流信号后，得到的电压信号与基准电压的关系向主机处理器11发送相应的检测结果。
37.当主机处理器11接收到过载检测电路14发送的检测结果后，可根据检测结果进行相应的操作，例如，当出现过载情况后，主机处理器11及时向操作人员播放提示信息，以及关断mbus主机通讯电路等等，本实施例未对此作出限制，应根据实际情况选择合适的措施进一步减少mbus主机通讯电路出现过载时造成的损害。
38.本实施例还提供一种过载检测电路14的具体实施方式，如图2所示，过载检测电路14包括：第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第三电容c3和比较器u1；比较器u1的正输入端与第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端与第三电阻r3和第四电阻r4的第一端连接，第三电阻r3的第二端与第一电源连接，第四电阻r4的第二端接地；比较器u1的负输入端通过采样和滤波电路13与从机设备12的mbus-端连接；比较器u1的电源端分别与第一电源和第三电容c3的第一端连接，第三电容c3的第二端接地；比较器u1的输出
端经第五电阻r5与主机处理器11的过载检测端连接。
39.值得注意的是，本实施例中提到的第一电源在如图2中所示的电路结构中为+3.3v电源，而本实施例中提到的采样和滤波电路13可以是上述实施例中提到的设置于主机处理器11与从机设备12之间的采样和滤波电路13，具体电路如图2所示，但若实际情况中出于其他原因，需要另行添加新的采样电路、滤波电路或两者组合，本实施例也不对此作出限制，此方案仅为出于节省成本考虑的一种优选方案。
40.本实施例相对于上述实施例的优势在于：过载检测电路14通过检测从机设备12的电流信号，经转化成电压信号后，与基准电压进行比较，就能得到mbus主机通讯电路是否过载的检测结果，将检测结果发送给主机处理器11后，主机处理器11就能根据检测结果进行相应的操作，以减少过载为mbus主机通讯电路带来的损失和影响。
41.由上述可知，上述实施例并未对过载检测电路14检测到过载之后所采取的措施作出限制，可以根据实际需要选择合适的防护手段，也可以不做任何措施，但若仅仅检测到过载，而不做任何措施的话，并不能减少甚至避免过载带来的危害，所以本实施例提供一种优选的实施方案，如图1所示，mbus主机通讯电路还包括：第一过载保护电路15和第二过载保护电路16；第一过载保护电路15设置在主机发送电路17和从机设备12之间；第二过载保护电路16分别与主机处理器11和主机发送电路17连接，用于根据主机处理器11发送的开关信号控制主机发送电路17通断。
42.其中，本实施例还提供第一过载保护电路15的一种优选方案，如图3所示，包括：第一ptc热敏电阻ptc1和第一瞬态二极管tvs1；第一ptc热敏电阻ptc1的第一端与第一瞬态二极管tvs1的第一端和主机发送电路17连接，第一ptc热敏电阻ptc1的第二端与从机设备12的mbus+端连接，第一瞬态二极管tvs1的第二端与从机设备12的mbus-端连接；
43.ptc：ptc是positive temperature coefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的ptc是指正温度系数热敏电阻，简称ptc热敏电阻
44.本实施例还提供第二过载保护电路16的一种优选方案，如图3所示，包括：第六电阻r6、第七电阻r7和第一三极管q1；第一三极管q1的集电极与主机发送电路17连接，第一三极管q1的发射极接地，第一三极管q1的基极与第六电阻r6和第七电阻r7的第一端连接，第六电阻r6的第二端连接主机处理器11的控制端(mbus_ctl端)，第七电阻r7的第二端接地。
45.容易理解的是，本实施例中提到的主机发送电路17为本技术领域人员熟知的技术手段，详细的电路构成在此不做赘述。另外，上述提到的第一过载保护电路15和第二过载保护电路16的电路构成仅为一种优选方案，实际应用中电路可根据具体需要作出适当调整。
46.本实施例的优势在于：第一过载保护电路15设置于主机发送电路17和从机设备12之间，为其提供短路和过压保护，而第二过载保护电路16则分别与主机处理器11和主机发送电路17连接，接收主机处理器11根据过载检测电路14的检测结果而得到的开关信号，对主机发送电路17进行通断控制，从而使电路出现过载时，能及时断开主机发送电路17，最大程度的降低过载带来的损害，同时，第一过载保护电路15和第二过载保护电路16从多角度实现了对mbus主机通讯电路的过载保护，进一步提高了mbus主机通讯电路的可靠性。
47.由上述可知，上述实施例在多角度对mbus主机通讯电路进行了详细的描述，但由于上述实施例多针对mbus主机通讯电路的某个方面，关于电路的具体实施方案的说明也是
较为独立的，所以为了便于更好地理解本技术，下面对mbus主机通讯电路的整体电路实施方案作出说明。
48.如图1所示，mbus主机通讯电路的整体电路构成和应用场景包括主机处理器11、从机设备12、采样和滤波电路13、过载检测电路14、第一过载保护电路15、第二过载保护电路16、主机发送电路17和主机接收电路18。
49.其中，主机接收电路18为本技术领域人员所熟知，故在此对其电路结构不做赘述。
50.如图2所示，其中，采样和滤波电路13包括：采样电阻r8、第一电阻r1、第一电容c1和第二电容c2；采样电阻r8的第一端与从机设备12的mbus-端连接、第一电阻r1的第一端和第一电容c1的第一端连接，采样电阻r8的第二端接地；第一电阻r1的第二端与第二电容c2的第一端和主机处理器11的模数转换端(adc_qty端)连接，第一电容c1和第二电容c2的第二端接地。
51.并且，起到识别从机设备12数量的连接关系为如图2所示的mbus-端到adc_qty端，包括上述的采样和滤波电路13部分。
52.如图2所示，过载检测电路14包括：第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第三电容c3、比较器u1和采样和滤波电路13；比较器u1的正输入端(+in端)与第二电阻r2的第一端连接，第二电阻r2的第二端与第三电阻r3和第四电阻r4的第一端连接，第三电阻r3的第二端与第一电源(+3.3v)连接，第四电阻r4的第二端接地；比较器u1的负输入端(-in端)通过采样和滤波电路13与从机设备12的mbus-端连接；比较器u1的电源端(+vs端和-vs端)分别与第一电源(+3.3v)和第三电容c3的第一端连接，第三电容c3的第二端接地；比较器u1的输出端(out端)经第五电阻r5与主机处理器11的过载检测端(mbus_chk端)连接。
53.如图3所示，第一过载保护电路15包括：第一ptc热敏电阻ptc1和第一瞬态二极管tvs1；第一ptc热敏电阻ptc1的第一端与第一瞬态二极管tvs1的第一端和主机发送电路17连接，第一ptc热敏电阻ptc1的第二端与从机设备12的mbus+端连接，第一瞬态二极管tvs1的第二端与从机设备12的mbus-端连接。
54.如图3所示，第二过载保护电路16包括：第六电阻r6、第七电阻r7和第一三极管q1；第一三极管q1的集电极与主机发送电路17的第十三电阻r13的第一端连接，第一三极管q1的发射极接地，第一三极管q1的基极与第六电阻r6和第七电阻r7的第一端连接，第六电阻r6的第二端连接主机处理器11的控制端(mbus_ctl端)，第七电阻r7的第二端接地。
55.由于主机发送电路17为本技术领域人员所熟知，具体电路结构如图3所示，包括：第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第二三极管q2、第一场效应(mosfet，mos)管q3、第二mos管q4、第一二极管d1、第二二极管d2、第一电源(+3.3v)、第二电源(30v)和第三电源(+18v)；本实施例不再赘述。
56.在上述实施例中，对于mbus主机通讯电路进行了详细描述，本技术还提供mbus主机通讯方法对应的实施例，包括：
57.s201：接收由从机设备12的mbus-端发送的电流信号转换得到的电压信号。
58.s202：根据电压信号得到从机设备12的数量。
59.由于方法部分的实施例与上述的mbus主机通讯电路部分的实施例相互对应，因此方法部分的实施例请参见电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
60.图4为本技术另一实施例提供的mbus主机通讯装置的结构图，如图4所示，mbus主机通讯装置包括：存储器30，用于存储计算机程序；
61.处理器31，用于执行计算机程序时实现如上述实施例mbus主机通讯方法的步骤。
62.本实施例提供的mbus主机通讯装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
63.其中，处理器31可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器31可以采用数字信号处理(digital signal processing，dsp)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、可编程逻辑阵列(programmable logic array，pla)中的至少一种硬件形式来实现。处理器31也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(central processing unit，cpu)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器31可以在集成有图像处理器(graphics processing unit，gpu)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器31还可以包括人工智能(artificial intelligence，ai)处理器，该ai处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
64.存储器30可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器30还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器30至少用于存储以下计算机程序301，其中，该计算机程序被处理器31加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的mbus主机通讯方法的相关步骤。另外，存储器30所存储的资源还可以包括操作系统302和数据303等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统302可以包括windows、unix、linux等。数据303可以包括但不限于mbus主机通讯方法等。
65.在一些实施例中，mbus主机通讯装置还可包括有显示屏32、输入输出接口33、通信接口34、电源35以及通信总线36。
66.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构并不构成对mbus主机通讯装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
67.本技术实施例提供的mbus主机通讯装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：mbus主机通讯方法。
68.最后，本技术还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
69.可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
70.以上对本技术所提供的一种mbus主机通讯电路、方法、装置及其介质进行了详细
介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
71.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。