专利名称：串行总线从设备地址设置系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及总线通讯领域，更具体地，涉及一种串行总线从设 备地址i殳置系统。
背景技术：
随着技术的发展，在工业控制、通讯、汽车、消费电子等领域 和产品中，嵌入式控制器和串行主从式总线在大范围的4吏用。主从 式的串行总线是产品或系统中多个设备或者单元共享一条总线，通 过一个主设备(或单元)对多个从设备(或单元)进行监测和控制。 每个从设备(单元)都有自己的核心处理单元，能够独立的运行， 完成^)同或不同的自身功能。
由于共享一条总线，每个从设备都要有自己独一无二的地址， 才能实现正常的通讯功能，从设备自身地址的获取就显尤为重要。
当前对于从设备地址的设置有以下的方法
从设备单元自身内部通过软件或硬件设定了 一个独一无二的地 址。这种方法可适用于各,人i殳备之间互不相同的时候；4旦是对于有 多个相同的从设备时候，是完全不适用的。
手动进4亍地址的i殳置，即在整个系统或产品最初运4亍的时4美， 给每个从设备手动i殳置不同的地址，这才羊或造成额外的i殳置工作量，
且容易出现设置错误。在系统上，每个从设备对应的接口处有不同的拨码或跳线设置； 从设备插入系统之后，读取这些拨码或跳线的状态，获得自身地址。 这样在系统的生产就较繁瑣，且从设备与系统的接口也会复杂。
每个/人i殳备有自己一个地址线与主i殳备相连，通过;也址线来选 通从设备；这样或造成主设备处的地址线4艮多，不适合乂人i殳备4交多 的系统。
本发明提供一种简单可靠的串行主从式总线结构，通过增加少 许的硬件和信号，结合下面的设置方法，可实现对从设备地址的自 动顺序i殳置。
发明内容
为了实现对乂人i殳备地址的自动顺序;殳置，本发明4是出了 一种串 行总线从设备地址设置系统包括主设备，设置在串行总线的一 端，用于为从设备设置地址；多个从设备，经串行总线分别连接至 主设备；以及多个开关，分别——对应于多个,人设备，并沿串行总 线分别设置在对应的从设备之后，由与之对应的从设备控制，其中， 多个从设备中的每一个响应于主设备的初始化设置指令而控制相应 的开关处于断开状态，响应于来自主设备的有效地址的信号而控制 相应的开关处于导通状态。
其中，多个从设备的每一个均包括收发单元，用于经串行总 线孑妄收初始化i殳置指令和有效地址；开关控制单元，用于在收发单 元4妄收到初始化i殳置指令时断开对应的开关，而在4妄收到有,文地址 时导通7于应的开关。
其中，串行总线的另一端上连接有总线状态监听单元，用于监 测串行总线的通断状态，其中，当总线状态监听单元未接收到主设 备发出的信号时，总线状态监听单元判断串行总线为断开。其中，串行总线的两端通过跨接有应急开关的连接线而连接成 环路，其中，当串行总线为断开时，导通应急开关。
其中，多个从设备中的每一个响应于主设备的初始化设置指令 而将自身的地址初始化。
其中，主设备中存储有不少于多个从设备的个数的彼此不同的 多个有效地址。
其中，主设备顺次地将多个有效地址发送至串行总线。
其中，发送多个有效地址的间隔时间T不小于开关进4亍导通动 作所需的时间。
其中，多个开关是常闭型开关，应急开关是常开型开关。
其中，有效地址的信号是多个从设备的每一个从主设备接收到 的第一个地址信号。
本发明的有益效果如下
1 )通过增加地址设置开关，可以实现从设备地址的顺序自动设 置；并且，不论,人i殳备的^:量和物理位置如何(既从i殳备的lt量可 能少于节点数，物理位置上也可以不顺序排列)，从设备的地址都是 顺序连续的。从设备地址顺序设置，使得现场检修时故障从设备的 定位一目了然。
2)由于主设备内部有总线状态监听单元，可实现对总线状态的 监测，实现自i貪断的功能；同时还可自动统计在线从设备的数量。
3 )主设备中应急开关的存在可以应对总线断开的故障，实现故 障的自动处理，大大"l是高通讯的可靠性。总之，采用本发明所述串行总线结构和方法，可以自动、顺序
完成从设备地址设置。总线结构简单，增加的器件少；i殳置方法简 单可靠；可提高设备地址设置的效率，提高产品生产和维护的效率， 减少地址设置出错的概率；可以提高通讯的可靠性。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申
请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并 不构成对本发明的限定。在附图中
图1是根据本发明的串行总线的物理结构示意图2-1至图2-4是根据本发明的示例性实施例的从设备地址顺 序设置时总线变化的示意图3-1和图3-2是根据本发明的示例性实施例的总线故障时的 应急处理示意图。
具体实施例方式
本发明提供了 一种简单有效的串行总线结构形式，针对这种结 构，提出了一种从设备地址自动顺序设置的方法，可实现主从式串
行总线的从设备地址的自动设置；同时还可以监听总线状态，实现 故障的自动处理，大大提高通讯的可靠性。通过这一简单的结构和 方法实现了从设备地址的自动顺序设置，提高生产和维护的效率， 减少了误设置的概率，同时提高了通讯的可靠性。
下面结合附图对进^f亍"i兌明。
7本发明的整个结构包括主设备(含总线状态监听单元)、从设 备、环形的串行总线、从设备地址设置开关。整个串行总线结构形 式如图1，其中
1 )主i殳备在系统中只有一个，主i殳备内部与串行总线的相连的 部分包4舌两个单元主4丈发单元和总线4犬态监听单元；主Jl欠发单元 用于与从设备之间的通讯、完成从设备的控制、状态4全测和地址i殳 置，位于串行总线的首端；总线状态监听单元用于监测串行总线的 状态，只含有一个4妄收单元，可以4妄收总线上的数据，不可发送凄t 据，与总线的末端相连。在主i殳备内部有一个应急开关(图1中的 Ke),该开关是一个常开的开关，在其动作时可以将总线首端和末 端连接在一起，形成一个总线环路。
2) 从设备可以有多个，是系统中有独立功能的单元；从设备直 接挂接在总线上，每个从设备与串行总线相连的部分也包括两个单 元通讯收发单元，完成,人"i殳备与系统之间的通讯功能；开关控制 单元，用于控制串接在总线上的开关，每个从设备只能控制位于其 与串行总线相连的节点之后的那个开关。例如图中的2弁从i殳备就只 能控制总线中的K2开关。从设备与总线相连的接口统一且简单， 只有总线4妄口和地址i殳置开关控制4妄口 。
3) 地址设置开关，串接在串行总线之中，其的数量是与总线上 所具有的可与从设备相连的节点数——对应；其位置是位于每个节 点的后面，由该节点上所连接的从设备控制。该开关是一个常闭的 开关(常态是闭合状态)，该开关动作时可将总线上该节点之后的部 分与总线断开。
4) 主从式的串行总线，其首端与主设备的主收发单元相连，末 端与主设备的总线状态监听单元相连；中间包含有多个节点，每个节点可连接一个从设备；每个节点之后串接一个地址设置开关，可 以将每个节点部分分割成一个个隔离的区间。
下面具体叙述从设备地址设置的方法。
1) 第一步启动,人i爻备;也址i殳置
从设备地址设置被触发之前，主设备总线状态监听单元检测总 线状态
正常情况下，串行总线上的所有开关都保持闭合状态，串行总 线是连通的，此时可收到主收发单元发出的凄史据。
异常情况下，主设备总线状态监听单元收不到主设备主收发单 元发出的数据，则总线可能存在断开点，给出异常告警，并进行故 障的应急处理。此时的总线状态如图1所示。
乂人i殳备地址-没置触发之后，主收发单元向总线上所有^人i殳备发 送设置地址的广播命令，所有的从设备在正确4妄收到该命令之后， 将自身的^殳备地址清成"0";同时，通过开关4空制单元4空制开关动 作。此时的总线状态如图2-1所示，此时只有1#从设备与主设备之 间是相通的。
2) 第二步设置1#从设备地址
主设备主收发单元发送1#从设备地址设置命令，此时只有l弁 设备与主设备相通，1#设备在正确接收到该命令之后，将本身的地 址改为'T，，并向主设备发送确认命令，同时控制开关闭合(图中 的K1开关闭合)。此时，2#从设备连接到了总线上，如图2-2所示。
3) 第三步设置2弁 N弁从设备地址图2-2中，l弁从i殳备、2#从设备与主设备相连，l弁乂人i殳备地址 为"1", 2弁^U殳备;l也址为"0";
主设备主收发单元发送2#从设备地址设置命令，2#从^没备地址 将本身的地址改为"2",并向主设备发送确认命令，同时控制开关 闭合(图中的K2开关闭合)。此时，3#从设备连接到了总线上，如 图2-3所示。
重复上述纟喿作，完成3弁 N弁从设备地址设置。NW人设备地址设 置完成后，向主设备发送确认命令，同时控制开关闭合(图中的KN 开关闭合)，如图2-4所示。
4)第四步/人i殳备;也址i殳置完成
主设备再次发送从设备地址设置命令，总线状态监听单元收到 地址设置命令，此时所有从设备地址设置完成，主设备记录下从设 备的数量。
可靠性策略
在系统运行中，主设备中的总线状态监听单元监测整个总线的 状态，在出现串行总线某处断开的故障时(如总线连接处断开或者 某个/人"&备故障造成地址i更置开关断开)，总线状态监听单元将无法 收到主发送单元的数据，主设备就认定总线出现断开故障，将进入 通讯应急处理模式，此时主设备就会闭合应急开关(如图)，将总线 变成一个环状，以应对总线断开的故障。在总线上出现一处断开时 (例如图3-1所示K2异常断开)，通过这一通ifl应急才莫式处理可以 完全恢复整个网络的通讯，整个网络还是连通的；在出现多处断开 时(例如图3-2所示A、 K2处断开)，也可以将通讯断的古丈障限制 在一定的范围(A和K2之间的区域)；从而大大提高了通讯的可靠 性。实际4吏用中注意的问题
1 )总线结构中的开关是地址设置的关键器件，需要选择为常闭 类型的，以保证在从设备未插入系统时，总线是连通的。
2)在从设备地址设置时，需要考虑到开关动作的时间，做好时 间的延迟，尽量选择速度快的开关，以提高地址设置的效率。
下面结合附图和具体实施例对本技术方案的实施作进一步的详 细描述例如某通信组合电源系统，配置6个智能整流器才莫块，配 置一个监控单元，监控单元用于检测可控制6个智能整流器模块， 它们之间用RS485网络进行通讯。这样监控单元就是主"i殳备，6个 整流器模块就是从设备。具体的地址设置过程如下
1) 在监控单元上电之后，监控单元通过发送测试命令，判断总 线是否正常。如果监控单元中的总线状态监听单元可以收到测试命 令，则总线正常，否则异常；
2) 在确认总线正确之后，监控单元发送地址i殳置的广4番命令。 各整流器模块接收到该命令之后，整流器模块变更自身的地址为
"0"，并控制其对应的开关动作。
3 )在延迟T时间之后(T大于开关的动作时间)，监4空单元在 向"0"地址整流器发送i殳置地址为"1"的命令，此时只有1#整流 器能接收到该命令，将本身的地址改为"1"，并向监控单元发送确 认命令，同时控制开关恢复为常态。
4)监控单元在收到"1"地址设置成功确i人，然后等4争T时间 之后，向"0"地址整流器发送设置地址为"2"的命令，此时只有 2#整流器的地址是"0", 2#整流器在接收到该命令之后，将本身的地址改为"2"，并向监控单元发送确认命令，同时控制开关恢复为 常态。
5)重复上面的操作，每次监控单元都向"0"地址整流器进行 地址的重新i殳置，每i殳置一次，4寺发送的地址递增1,完成6个整 流器地址的设置。此时监控单元再次发出向"0"地址整流器i殳置地 址的命令时，监控单元的总线状态监听单元就会收到这一命令。监 控单元就完成地址，没置过程，并记录下从i殳备的凄t量(6个)。这样 就完成了整流器的地址顺序设置，每个整流器的地址与其在系统的 ^f立置时--2于应的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， ^"于本4页i或的^支术人员来i兌，本发明可以有各种更改和变4匕。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种串行总线从设备地址设置系统，其特征在于，包括主设备，设置在所述串行总线的一端，用于为从设备设置地址；多个从设备，经所述串行总线分别连接至所述主设备；以及多个开关，分别一一对应于所述多个从设备，并沿所述串行总线分别设置在对应的从设备之后，由与之对应的从设备控制，其中，所述多个从设备中的每一个响应于所述主设备的初始化设置指令而控制相应的所述开关处于断开状态，响应于来自所述主设备的有效地址的信号而控制相应的所述开关处于导通状态。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个从设备的 每一个均包括收发单元，用于经所述串行总线接收所述初始化设置指令 和所述有效地址；开关控制单元，用于在所述收发单元4妄收到所述初始化i殳 置指令时断开对应的开关，而在4妄收到所述有效地址时导通对 应的开关。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述串行总线的另 一端上连接有总线状态监听单元，用于监测所述串行总线的通 断状态，其中，当所述总线状态监听单元未接收到所述主设备发出 的信号时，所述总线状态监听单元判断所述串行总线为断开。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述串行总线的两 端通过跨^妄有应急开关的连4妄线而连4妄成环路，其中，当所述串行总线为断开时，导通所述应急开关。
5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个从设备中 的每一个响应于所述主设备的初始化设置指令而将自身的地
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述 主设备中存储有不少于所述多个从设备的个数的彼此不同的 多个有效i也址。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主设备顺次地 将所述多个有效地址发送至所述串^f亍总线。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，发送所述多个有效 地址的间隔时间T不小于开关进行导通动作所需的时间。
9. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述多个开关是常 闭型开关，所述应急开关是常开型开关。
10. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述有效地址的信 号是所述多个从设备的每一个从所述主设备接收到的第 一个 地址信号。
全文摘要
为了实现对从设备地址的自动顺序设置，本发明提出了一种串行总线从设备地址设置系统包括主设备，设置在串行总线的一端，用于为从设备设置地址；多个从设备，经串行总线分别连接至主设备；以及多个开关，分别一一对应于多个从设备，并沿串行总线分别设置在对应的从设备之后，由与之对应的从设备控制，其中，多个从设备中的每一个响应于主设备的初始化设置指令而控制相应的开关处于断开状态，响应于来自主设备的有效地址的信号而控制相应的开关处于导通状态。总之，采用本发明所述串行总线结构和方法，可以自动、顺序完成从设备地址设置。
文档编号G06F13/40GK101630298SQ20091016086
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者刘明明, 周保航, 孟燕妮, 韦树旺 申请人:中兴通讯股份有限公司