支持多通信序列自动构建的wia-pa通信序列控制器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业无线通信技术，具体地说明是一种能够自动构建多种WIA-PA无 线通信序列的控制器。
【背景技术】
[0002] 工业无线网络规范WIA-PA是工业过程自动化领域的IEC国际标准之一，随着无线 技术的不断提高，WIA网络已逐步应用到工业自动化控制系统中，使用户W较低的投资和使 用成本实现对整个工业流程的泛在感知，达到提高产品质量和节能降耗的目标。
[0003] 在WIA网络中，无线节点大多数时间都是基于时间片slot进行通信的，即在被分 配到的slot内进行数据的接收和发送，其它时间处于静默状态。传统无线节点由其内部的 处理器控制其通信流程的执行。当无线节点处于被分配到的slot内时，处理器首先使能定 时器，待定时器到达定时值后，处理器使能发送机，发送机开始发送请求数据；数据发送完 成后，处理器再使能定时器，待定时器达到定时值后，处理器使能接收机，接收机开始接收 响应数据，数据接收完成后，一次通信流程结束。无线节点也可采用同样的方式先执行请求 数据的接收，再执行响应数据的发送。
[0004] 从上述过程可W看出，传统无线节点所采用的通信部分的电路结构存在一个弊 端，即在一次通信流程中，处理器必须进行多次干预，既使控制过程复杂化，也增加了处理 器的工作负载。因此，本发明提出了一种通信序列控制器，能够根据需要自动构建一次通信 流程中的通信序列，控制接收机和发送机的工作，不需要处理器干预，进而降低处理器的工 作负载。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于在无线节点内部增加一个通信序列控制器，W解决传统结构中 由处理器直接控制接收机、发送机和定时器所造成的控制过程复杂、处理器工作负载繁重 的弊端。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用了 W下技术方案：
[0007] 支持多通信序列自动构建的WIA-PA通信序列控制器，包括顺序连接的译码电路、 状态机和定时器组；
[0008] 译码电路，用于接收处理器发来的定义通信序列类型的操作码，并将操作码解析 成通信请求信号发送给状态机；
[0009] 状态机，用于根据通信请求信号控制定时器组中的定时器W及接收机、发送机和 物理射频电路的开启和关闭，并按照当前通信序列的要求完成数据的收发，控制通信流程 的执行；与发送机、接收机、物理射频电路连接；
[0010] 定时器组，用于通信序列中各时间参数进行定时，接收状态机的定时使能信号，生 成定时溢出指示信号至状态机。
[0011] 所述状态机的通信启动信号端、通信终止信号端、空闲信道检测请求信号端、发送 请求信号端、接收请求信号端、响应数据请求信号端、定时启动请求信号端和连续接收指示 信号端与译码电路的输出端连接；
[0012] 所述状态机的定时使能信号接口、定时溢出指示信号接口与定时器组连接；
[0013] 所述状态机的接收机使能信号端、接收结束指示信号端与接收机的控制端连接； 发送机使能信号端、发送结束指示信号端与发送机的控制端连接；物理射频接收使能信号 端、物理射频发送使能信号端、空闲信道检测使能信号端、空闲信道状态指示信号端与物理 射频电路连接。
[0014] 所述定时使能信号接口包括启动定时使能信号端、空闲信道检测定时使能信号 端、发送延时定时使能信号端、发送响应延时定时使能信号端、接收响应延时定时使能信号 端，分别与定时器组中的各定时器连接。
[0015] 所述定时溢出指示信号接口包括启动定时溢出指示信号端、空闲信道检测定时溢 出指示信号端、发送延时定时溢出指示信号端、发送响应延时定时溢出指示信号端、接收响 应延时定时溢出指示信号端，分别与定时器组中的各定时器连接。
[0016] 所述定时器组包括：
[0017] 启动定时器，用于通信序列的启动定时，接收状态机的启动定时使能信号，生成启 动定时溢出指示信号至状态机；
[0018] 空闲信道检测定时器，用于对执行信道空闲检测的时长进行定时；接收状态机的 空闲信道检测定时使能信号，生成空闲信道检测定时溢出指示信号至状态机；
[0019] 发送延时定时器，用于对空闲信道检测执行结束到请求数据发送开始之间的延时 进行定时；接收状态机的发送延时定时使能信号，生成发送延时定时溢出指示信号至状态 机；
[0020] 发送响应延时定时器，用于对请求数据接收完毕到响应数据发送开始之间的延时 进行定时；接收状态机的发送响应延时定时使能信号，生成发送响应延时定时溢出指示信 号至状态机；
[0021] 接收响应延时定时器，用于对请求数据发送完毕到响应数据接收开始之间的延时 进行定时；接收状态机的接收响应延时定时使能信号，生成接收响应延时定时溢出指示信 号至状态机。
[0022] 本发明提出的通信序列控制器，是在充分考虑了 WIA网络中无线节点的通信特性 的前提下提出的，具有通信实时性强、使用灵活性好等优点，具体表现在：
[0023] 1.本发明采用硬件方式实现通信序列的自动构建，避免处理器过多干预，降低处 理器工作负担，提高软件执行效率。
[0024] 2.本发明采用由硬件处理物理射频电路、接收机和发送机接口信号的方式，使通 信序列执行过程中，各事件的触发和响应更及时、准确，确保通信序列执行时序的确定性。 [00巧]3.本发明采用处理器配置操作码的方式，能够根据应用需求，配置通信序列控制 器生成各种所需的通信序列，满足无线节点所需的全部通信功能。
[0026] 4.本发明采用专用的定时器对通信序列中的时间参数进行计时，确保通信序列中 各通信操作之间能够准确的实时衔接，保证通信的实时性。
[0027] 5.本发明采用处理器配置各定时器定时值的方式，可根据不同的实时性需求，设 置不同的定时值，确保对不同实时性应用的支持。
[0028] 6.本发明采用通信序列控制器取代处理器对整个通信流程进行控制，能够提高通 信的实时性，降低处理器的工作负载。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明带有通信序列控制器的无线节点通信部分结构框图；
[0030] 图2为通信序列控制器结构图；
[0031] 图3为通信序列控制器内部状态机的状态转换图。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0033] 一种支持多种通信序列自动构建的WIA-PA通信序列控制器，包括译码电路、定时 器组和状态机。译码电路接收处理器发来的操作码，操作码定义了通信序列的类型，译码电 路将操作码解析成一组通信请求信号，并发送给状态机。
[0034] 定时器组包括5个定时器，分别是启动定时器；用于通信序列的启动定时，定时值 通过处理器配置；空闲信道检测定时器；用于对执行信道空闲检测的时长进行定时，定时 值通过处理器配置；发送延时定时器：用于对空闲信道检测执行结束到请求数据发送开始 之间的延时进行定时，定时值通过处理器配置；发送响应延时定时器：用于对请求数据接 收完毕到响应数据发送开始之间的延时进行定时，定时值通过处理器配置；接收响应延时 定时器：用于对请求数据发送完毕到响应数据接收开始之间的延时进行定时，定时值通过 处理器配置。
[0035] 状态机接收译码电路生成的通信请求信号，并根据请求信号的值控制定时器组中 相关定时器、接收机、发送机和物理射频电路的开启和关闭，进而按照当前通信序列的要求 完成数据的收发，控制通信流程的执行。
[0036] 在通信序列启动前，处理器会先根据待启动通信序列的时间参数，配置定时器组 中相关定时器的定时值；然后，配置操作码，启动相应的通信序列；接着，通信序列控制器 开始工作，译码电路将操作码转译成通信请求信号，状态机根据通信请求信号控制定时器、 接收机、发送机和物理射频电路的开启和关闭，监测它们的状态信号，控制通信流程的执 行。
[0037] 所述通信序列的类型包括；立即启动空闲信道检测、定时启动空闲信道检测、立即 启动数据发送、定时启动数据发送、立即启动数据接收、定时启动数据接收、立即启动带空 闲信道检测的数据发送、定时启动带空闲信道检测的数据发送、立即启动数据发送并接收 响应数据、定时启动数据发送并接收响应数据、立即启动带空闲信道检测的数据发送并接 收响应数据、定时启动带空闲信道检测的数据发送并接收响应数据、立即启动数据接收并 发送响应数据、定时启动数据接收并发送数据响应、连续接收、通信终止。
[0038] 所述译码电路生成的通信请求信号包括：
[0039] 通信启动信号，若该信号有效，表示通信序列开始执行；
[0040] 通信终止信号，若该信号有效，表示当前通信序列的执行被终止；
[0041] 空闲信道检测请求信号，若该信号有效，则表示当前通信序列中包括空闲信道检 测操作，否则，就不包括该操作；
[0042] 发送请求信号，若该信号有效，则表述当前通信序列中包括请求数据发送操作，否 贝IJ，就不包括该操作；
[0043] 接收请求信号，若该信号有效，则表示当前通信序列中包括请求数据接收操作，否 贝IJ，就不包括该操作；
[0044] 响应数据请求信号，若该信号有效，表示当前通信序列中包括响应