一种数字总线系统及其从设备物理位置自动识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于数字信息传输领域，尤其涉及一种数字总线系统及其从设备物理位置 自动识别方法。
【背景技术】
[0002] 为了描述方便计，以典型的单主多从的数字总线系统为例，如图1所示，主设备 (如微控制器等）可以通过数字总线连接n个支持该数字总线的从设备。主设备为了在通 讯中能够识别每一个从设备，因此要求每一个从设备必需具有一个唯一的序列号（ID)，如 u、v........w，这样以便在通讯中主设备能够识别出是当前数据是哪个从设备的。在一些 应用情况下，这种只知道从设备序列号的情形，而不知道其具体位置的情况，也是可以直接 使用的。但在另一些情况下，外部设备的物理位置比设备序列号更具有实际意义，此时则需 要用某种方法建立从设备的序列号与物理位置的映射表。
[0003] -般来说，解决此类问题有两种常用方法，第一种方法是，安装前制定各从设备的 安装位置与序列号的映射关系表，接着按映射关系表把各从设备接入数字总线，最后把从 设备位置与序列号映射表写入主设备，或者把映射表作为配置参数写入系统。第二种方法 是，先把各从设备接入数字总线，在总线连结后通过手工逐点标定核实的方法求得各节点 的实际物理位置，最后把实际测定的各从设备的位置与原序列号映射表写入主设备，或者 把映射表作为配置参数写入系统。只有这样，人们在使用时，才可以随时取得自己想要的位 置的信息或者向想要的位置发送信息。
[0004] 但实际情况是，由于序列号是芯片在出厂前写入的，而位置号可能在施工中随时 有所变动，而且无论是测定、安装、还是最后的录入系统，都是纯粹的手工操作，在实际使用 过程中，尤其是在一些需要经常安装、拆卸的应用中，这些过程繁复，工作量大，工作效率低 且极易出错。
[0005] 如果这些手工过程能够变成自动的，那将极大的减少现场工作人员的工作量，杜 绝错误的发生。但是，目前市场上找不到此类问题的解决方法，也未见有人研宄。通过本发 明可以把上述的这些手动过程变成全自动过程，减少人为出错的机会，极大提高了生产率。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种数字总线系统中其从设备物理位置自动识别方法，以及实现自 动识别数字总线系统中从设备的接入顺序，从而减少人工判别的出错的机会，极大的提高 了生产效率。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供了一种数字总线系统，包括通过数字总线相连的主 设备、从设备；所述主设备包括模数转换器及从设备物理位置识别单元；
[0008] 其中，所述模数转换器与所述数字总线连接，模数转换器用于对各所述从设备经 由数字总线发送至主设备的、噪声容限区间的模拟电压信号进行模数转换，得到表示模拟 电压信号高电平和/或低电平电压值的数字电压信号，并将数字电压信号发送至从设备物 理位置识别单元；
[0009] 所述从设备物理位置识别单元接收所述模数转换器所发送的数字电压信号，建立 各数字电压信号与各从设备之间的对应关系，并依据各对应的所述数字电压信号之间的电 压值差值判断从设备具体物理位置。
[0010] 进一步，每个所述从设备与所述数字线之间串联有分压电阻。
[0011] 进一步，还包括恒流源，所述恒流源用于向所述数字总线提供恒定电流。
[0012] 进一步，所述主设备包括第一电压输入端、模拟电压信号输入端和第一总线通讯 端口；所述从设备包括第二电压输入端和第二总线通讯端口；所述数字总线连接所述第一 总线通讯端口和所述第二总线通讯端口；
[0013] 所述第一电压输入端和各所述从设备的第二电压输入端连接电压源；所述电压源 通过恒流源连接所述数字总线；
[0014] 所述模数转换器分别连接所述数字总线和从设备物理位置识别单元。
[0015] 进一步，所述分压电阻最大阻值由以下公式确定：
[0016](标准低电平噪声容限-电路实际最大低电平噪声）/N*l/I，其中，N为从设备个 数，I为恒流源提供的恒定电流值。
[0017] 进一步，所述主设备包括第一电压输入端、模拟电压信号输入端和第一总线通讯 端口；所述从设备包括第二电压输入端和第二总线通讯端口；所述数字总线连接所述第一 总线通讯端口和所述第二总线通讯端口；
[0018] 所述第一电压输入端和各所述从设备的第二电压输入端连接电压源；所述电压源 通过上拉电阻连接所述数字总线；
[0019] 所述模数转换器分别连接所述数字总线和从设备物理位置识别单元。
[0020] 本发明还提供了一种基于上述数字总线系统的从设备物理位置自动识别方法，包 括：
[0021] 主设备获得各从设备通过数字总线发送的、噪声容限区间的模拟电压信号，并对 所述模拟电压信号进行模数转换，获得表示模拟电压信号高电平和/或低电平电压值的数 字电压信号；
[0022] 建立各数字电压信号与各从设备之间的对应关系；
[0023] 依据各对应的所述数字电压信号之间的电压值差值判断从设备具体物理位置。
[0024] 采用本发明提供的数字总线系统及其设备物理位置自动识别方法，基于信号线长 度与其电阻成正比关系的原理，在不影响数据通讯的前提下，通过将从设备发送至主设备 的模拟电压信号转换为表示模拟电压信号高电平和/或低电平电压值的数字电压信号，并 在将数字电压信号与从设备建立一一对应关系后，利用对应电压值差值之间的电压差值判 断出从设备的物理位置，实现了数字总线系统中从设备物理位置的识别，从而减少人工操 作出错的机会，极大的提高了生产效率。
【附图说明】
[0025] 图1为现有典型的单主多从数字总线系统的结构示意图；
[0026]图2为本发明数字总线系统的结构示意图；
[0027] 图3为本发明第一实施例典型的1-Wire总线系统的结构示意图；
[0028] 图4为本发明第二实施例典型的1-Wire总线系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下引用图表及附图并举 实施例，对本发明作进一步详细说明。
[0030] 本发明是基于以下考虑实现的：
[0031] 对于数字总线系统来说，在多数情况下，数字总线上只传输上高、低两个电平基 准，如果不改变通讯标准，基本上无法添加额外的信息进去。表1示出了常见电平标准与电 压范围，显然，在数字正常通讯的合理范围内，电平规范中定义了较宽的噪声容限，随着半 导体工艺的不断改善与进步，实际数字通讯中基本用不到这么大的噪声容限。因此，可以通 过在噪声容限范围内来传输需要的模拟距离信息，这样只需牺牲部分可接受的通讯抗噪性 能，来传输需要的模拟距离信息而不致于影响数字总线通讯。
[0032] 表1常见电平标准与电压范围
[0033]
【主权项】
1. 一种数字总线系统，包括通过数字总线相连的主设备、从设备，其特征在于，所述主 设备包括模数转换器及从设备物理位置识别单元； 其中，所述模数转换器与所述数字总线连接，模数转换器用于对各所述从设备经由数 字总线发送至主设备的、噪声容限区间的模拟电压信号进行模数转换，得到表示模拟电压 信号高电平和/或低电平电压值的数字电压信号，并将数字电压信号发送至从设备物理位 置识别单元； 所述从设备物理位置识别单元接收所述模数转换器所发送的数字电压信号，建立各数 字电压信号与各从设备之间的对应关系，并依据各对应的所述数字电压信号之间的电压值 差值判断从设备具体物理位置。
2. 根据权利要求1所述的数字总线系统，其特征在于，每个所述从设备与所述数字线 之间串联有分压电阻。
3. 根据权利要求2所述的数字总线系统，其特征在于，还包括恒流源，所述恒流源用于 向所述数字总线提供恒定电流。
4. 根据权利要求3所述的数字总线系统，其特征在于，所述主设备包括第一电压输入 端、模拟电压信号输入端和第一总线通讯端口；所述从设备包括第二电压输入端和第二总 线通讯端口；所述数字总线连接所述第一总线通讯端口和所述第二总线通讯端口； 所述第一电压输入端和各所述从设备的第二电压输入端连接电压源；所述电压源通过 恒流源连接所述数字总线； 所述模数转换器分别连接所述数字总线和从设备物理位置识别单元。
5. 根据权利要求4所述的数字总线系统，其特征在于，所述分压电阻最大阻值由以下 公式确定： (标准低电平噪声容限-电路实际最大低电平噪声）/N*l/I，其中，N为从设备个数，I为恒流源提供的恒定电流值。
6. 根据权利要求1所述的数字总线系统，其特征在于，所述主设备包括第一电压输入 端、模拟电压信号输入端和第一总线通讯端口；所述从设备包括第二电压输入端和第二总 线通讯端口；所述数字总线连接所述第一总线通讯端口和所述第二总线通讯端口； 所述第一电压输入端和各所述从设备的第二电压输入端连接电压源；所述电压源通过 上拉电阻连接所述数字总线； 所述模数转换器分别连接所述数字总线和从设备物理位置识别单元。
7. -种基于如权利要求1-6任一项数字总线系统的从设备物理位置自动识别方法，其 特征在于，包括： 主设备获得各从设备通过数字总线发送的、噪声容限区间的模拟电压信号，并对所述 模拟电压信号进行模数转换，获得表示模拟电压信号高电平和/或低电平电压值的数字电 压信号； 建立各数字电压信号与各从设备之间的对应关系； 依据各对应的所述数字电压信号之间的电压值差值判断从设备具体物理位置。
【专利摘要】本发明提出了一种数字总线系统及其从设备物理位置自动识别方法，在不改变原有数字通讯定义的前提下，把数字总线上设备间的通讯距离这一长度物理参数，转换为与其距离对应的电压模拟信号，然后巧妙的把其加载到数字总线规范中定义的噪声容限电压区间，这样，就可以在噪声容限电压区间来传递携带距离信息的模拟电压信号，接收电路通过分析噪声容限电压区间的模拟信号，完成对基于数字总线通讯的设备间位置的自动识别与判定。
【IPC分类】G06F13-40
【公开号】CN104820653
【申请号】CN201510206503
【发明人】唐智斌, 张俊辉, 牛传贝
【申请人】无锡必创传感科技有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月27日