一种总线型通信控制系统及在线编址方法与流程

本发明涉及通信控制领域，尤其涉及一种总线型通信控制系统及在线编址方法。

背景技术：

总线型的通信控制系统包括供电电源，节点设备，以及把电源、节点设备连接起来的供电总线和通信总线，同时节点设备还必须有识别地址，这样才能确保节点设备之间能够正常通信，实现预定的控制功能。为了提高设备安装调试的便捷性，节点设备最好可以在安装到位后在线编入与安装位置相关的地址。而在目前的总线型通信控制系统中，至少存在以下缺点：供电总线和通信总线分开设置，节点设备无法在线编址，导致节点设备安装调试不便捷，使得系统的安装调试效率较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种总线型通信控制系统及在线编址方法，以能够将供电线和通信线合线，并且能够对连接在总线上的节点设备进行在线编址，提高系统的安装调试效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种总线型通信控制系统，所述总线型通信控制系统包括三芯总线，以及连接在所述三芯总线的供电电源、编址发起设备以及多个节点设备；

所述供电电源、编址发起设备以及多个节点设备通过所述三芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输，所述串行指令数据帧用于对所述多个节点设备进行在线编址；

所述供电电源用于提供工作电能至连接在所述三芯总线上的设备；

所述编址发起设备用于生成串行指令数据帧并将所述串行指令数据帧发送至三芯总线；

所述节点设备用于根据从三芯总线上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作。

可选地，所述三芯总线包括第一芯总线、第二芯总线以及第三芯总线，所述第一芯总线和所述第二芯总线与所有的所述节点设备并联，每一个所述节点设备还通过所述第三芯总线串联。

可选地，所述节点设备包括：控制单元、电源转换单元、通信单元以及通信接续单元，所述控制单元分别与所述通信单元和所述通信接续单元连接，用于根据所述数据帧指令控制所述通信单元和所述通信接续单元执行对应的动作；

所述电源转换单元并联连接在所述第一芯总线和所述第二芯总线上，用于接收所述供电电源的电能，并将电能转换为适合所述节点设备工作需要的电能；

所述通信单元分别与所述第二芯总线和所述第三芯总线连接，用于传输所述串行指令数据帧；

所述第三芯总线从所述编址发起设备的所述通信单元连接到下一个所述节点设备的所述通信单元和所述通信接续单元的输入端，再从所述通信单元的输出端连接到再下一个所述节点设备的所述通信单元和所述通信接续单元的输入端。

可选地，所述通信接续单元是继电器。

可选地，所述供电电源是直流供电设备，所述第一芯总线连接所述直流供电设备的正极，所述第二芯总线连接所述直流供电设备的负极。

可选地，所述供电电源是交流供电设备，所述第一芯总线连接所述交流供电设备的a线，所述第二芯总线连接所述交流供电设备的b线，或者

所述第一芯总线连接所述交流供电设备的b线，所述第二芯总线连接所述交流供电设备的a线。

可选地，所述交流供电设备是高压交流供电设备，所述第一芯总线连接所述高压交流供电设备的火线，所述第二芯总线连接所述高压交流供电设备的零线，所述第三芯总线连接所述高压交流供电设备的地线。

可选地，所述通信单元是载波通信单元，所述载波通信单元用于将载波信号耦合至所述第二芯总线和所述第三芯总线上进行传输。

可选地，所述总线型通信控制系统还包括低通滤波电路，所述低通滤波电路用于连接所述高压交流供电设备的地线和所述第三芯总线。

可选地，所述节点设备的第一个节点设备是所述编址发起设备。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于总线型通信控制系统的在线编址方法，该方法包括：

编址发起设备向每个节点设备发送准备编址指令，以使所述节点设备执行对应操作；

所述编址发起设备向所述节点设备发送包含所述节点设备的目标地址值的编址指令数据帧；

判断所述节点设备是否满足编址条件；

若是，所述节点设备对所述编址指令数据帧做出对应的响应；

若否，所述节点设备忽略所述编址指令数据帧。

可选地，所述节点设备执行对应操作，包括：

所述节点设备将对应的准备编址标志位置1；

所述节点设备中的通信接续单元设置为断开状态。

可选地，所述节点设备对所述编址指令数据帧做出对应的响应，包括：

所述节点设备从所述编址指令数据帧中取出地址数据，并作为自身地址永久保存；

所述节点设备将所述准备编址标志位置0；

所述节点设备中的所述通信接续单元设置为接通状态。

可选地，所述节点设备对所述编址指令数据帧做出对应的响应，还包括：

所述节点设备按照预定规则设置包含目标地址值的所述编址指令数据帧，并将所述编址指令数据帧发送给所述节点设备后的第一个节点设备，以对所述节点设备后的第一个节点设备进行编址。

本发明实施例的有益效果在于：本实施例提供的一种总线型通信控制系统及基于总线型通信控制系统的在线编址方法，该总线型通信控制系统包括三芯总线，以及连接在三芯总线的供电电源、编址发起设备以及多个节点设备；供电电源、编址发起设备以及多个节点设备通过三芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输；供电电源用于提供工作电能至连接在三芯总线上的设备；编址发起设备用于生成串行指令数据帧并将串行指令数据帧发送至三芯总线；节点设备用于根据从三芯总线上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作。本发明实施例通过将供电电源、编址发起设备以及所有节点设备均连接在三芯总线上，并对所有节点设备在线编址，降低了成本，提高了系统的安装调试效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的一种总线型通信控制系统的架构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种总线型通信控制系统中的节点设备的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于总线型通信控制系统的在线编址方法流程图；

图4是图3中步骤21的流程示意图；

图5是图3中步骤23的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。再者，本发明所采用的“第一”、“第二”、“第三”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

图1为本发明实施例提供的一种总线型通信控制系统，所述总线型通信控制系统10包括三芯总线11，以及连接在所述三芯总线11的供电电源12、节点设备13以及编址发起设备14；

所述供电电源12、编址发起设备14以及多个节点设备13通过所述三芯总线11进行电能以及串行指令数据帧的传输，该串行指令数据帧用于对多个节点设备13进行在线编址；

所述供电电源12用于提供工作电能至连接在所述三芯总线11上的设备；

所述编址发起设备14用于生成串行指令数据帧并将所述串行指令数据帧发送至三芯总线11；

所述节点设备13用于根据从三芯总线11上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作。

因此，该总线型通信控制系统10将供电电源12、编址发起设备14以及所有节点设备13均连接在三芯总线11上，并对所有节点设备13在线编址，降低了成本，提高了系统的安装调试效率。

在一些实施例中，请继续参阅图1，三芯总线11包括第一芯总线111、第二芯总线112以及第三芯总线113，其中，第一芯总线111和第二芯总线112与所有的节点设备13并联，每一个节点设备13还通过第三芯总线113串联。

在一些实施例中，供电电源12具体可以是开关电源、逆变电源、交流稳压电源、直流稳压电源、dc/dc电源、通信电源、模块电源、变频电源、ups电源等类型。

若供电电源12是直流供电设备，第一芯总线111连接直流供电设备的正极，第二芯总线112连接直流供电设备的负极。

若供电电源12是低压交流供电设备，第一芯总线111连接低压交流供电设备的a线，第二芯总线112连接所述交流供电设备的b线，或者

第一芯总线111连接交流供电设备的b线，第二芯总线112连接所述交流供电设备的a线。

若交流供电设备是高压交流供电设备，例如交流市电ac110v或者ac220v，第一芯总线111连接高压交流供电设备的火线l，第二芯总线112连接高压交流供电设备的零线n，第三芯总线113连接高压交流供电设备的地线pe。

在一些实施例中，节点设备13之间采用载波通信技术进行通信，载波信号耦合在第二芯总线112和第三芯总线113这两条线路上。

在一些实施例中，节点设备13的第一个设备作为编址发起设备14，该编址发起设备14生成串行数据帧指令，并将其发送给后续的节点设备13，实现对后续的节点设备13的在线编址。

进一步地，该总线型通信控制系统10还包括低通滤波电路15，当供电电源12是高压交流供电设备，该低通滤波电路15用于连接高压交流供电设备的地线pe和第三芯总线113。

综上所述，该总线型通信控制系统10中的供电电源12的电能通过三芯总线11传输到各个节点设备13，同时，用于在线编址的串行数据帧指令通过三芯总线11传输到各个节点设备13，对各个节点设备13进行在线编址，进而确保节点设备13之间能够正常通信，节点设备13在安装到位后能够在线编入与安装位置相关的地址，提高了系统安装调试的便捷性，进而提高系统的安装调试效率。

请参阅图2，图2是本发明另一实施例提供的一种总线型通信控制系统，如图2所示，每个节点设备13包括控制单元131、通信单元132、电源转换单元133以及通信接续单元134，控制单元131分别与通信单元132和通信接续单元134连接，用于根据数据帧指令控制通信单元132和通信接续单元134执行对应的动作；

电源转换单元133并联连接在第一芯总线111和第二芯总线112上，用于接收供电电源12的电能，并将电能转换为适合该节点设备13工作需要的电能；

通信单元132分别与第二芯总线112和第三芯总线113连接，用于传输串行指令数据帧；

第三芯总线113从编址发起设备14的通信单元132连接到下一个节点设备13的通信单元132和通信接续单元134的输入端，再从通信单元132的输出端连接到再下一个节点设备13的通信单元132和通信接续单元134的输入端。

在一些实施例中，第一芯总线111是供电线，第二芯总线112是供电和通信共用线，第三芯总线113是通信线。因此，三芯总线可以将供电线和通信线合线，降低电路成本。

在一些实施例中，节点设备13还包括执行单元137，执行单元137与控制单元131连接，其根据接收到的指令执行动作。

优选地，通信接续单元134为一个单刀双掷继电器，1342为公共端，1341为常闭端。公共端与常闭端均与第三芯总线113连接，常闭端1341是该通信接续单元134的输入端，公共端1342是该通信接续单元134的输出端，当常闭端1341与公共端1342连接时，也就是该继电器处于闭合状态，该节点设备与下一个节点设备连接。所述单刀双抛继电器的常开端可以与第二芯总线112不连接，也可以与第二芯总线112连接，连接时有利于提高执行编址功能时的抗干扰能力。

如图2所示，节点设备13的电源转换单元133与总线的第一芯总线111和第二芯总线112并联连接，用于接收电源的电能，并将此电能转换为适合节点设备13内部电路工作需要的电压/电流。总线11的第三芯总线113从编址发起设备14的通信接续单元134的输出端1342接往第二个节点设备13的通信接续单元134的输入端1341，再从第二个节点设备13的通信接续单元134的输出端1342，接往第三个节点设备13的通信接续单元134的输入端1341……，总之，第n-1个节点设备的通信接续单元134的输出端1342，通过总线11的第三芯总线113与第n个节点设备13的通信接续单元134的输入端1341连接。

在节点设备13不上电或上电复位缺省情况下，所有节点设备13的通信接续单元134保持闭合连通状态，第三芯总线113为一条连续导通的总线。

本实施例中，节点设备13之间采用公知载波通信技术进行通信，载波信号耦合在第二芯总线112和第三芯总线113这两条线路上，通信单元132是载波通信单元。

在一些实施例中，节点设备还包括低通滤波器135和机箱外壳136。

当供电电源12为直流电源时，第一芯总线111接直流电源12的正极v+，第二芯总线112接直流电源12的负极v-；

当供电电源12为低压交流电时，第一芯总线111接低压交流电源12的a端，第二芯总线112接低压交流电源12的b端；

当供电电源12为交流市电(ac110v或ac22v)时，第一芯总线111接交流市电的火线(l),第二芯总线112接交流市电的零线(n),第三芯总线113通过低通滤波器14和交流市电12的地线(pe)连接。当系统供电电源12为交流市电时，第三芯总线113兼起地线(pe)功能，第三芯总线113通过低通滤波器135与节点设备13的金属外壳136连接。

低通滤波器135的作用是阻止第三芯总线113上高频的载波信号通过造成载波信号外泄，形成对环境的干扰噪声，也避免载波能量损耗，也避免系统外的电磁噪声耦合、传导到第三芯总线113干扰载波信号；同时低通滤波器135允许低频的漏电流通过，保持第三芯总线113兼做地线(pe)的功能。

优选地，低通滤波器135为一个有适当电感值和过电流能力的电感，比如220uh/1a的电感。所述电感的电感值由载波信号的频率决定，额定的过电流值由节点设备13的耗电功率决定。

节点设备13中的载波通信单元132与第二芯总线112和第三芯总线113连接，接收载波通信信号，进行解调制后得到串行数据帧，传送给与之连接的控制单元131。或者从控制单元131接收要发送的串行数据帧，调制到载波信号，发送到第二芯总线112和第三芯总线113上面，供总线上的其他节点设备所接收。

优选地，载波通信单元132采用半双工通信机制，空闲时保持为接收状态。

控制单元131还与通信接续单元134连接，控制通信接续单元134的接通和断开。

基于上述总线型通信控制系统，编址发起设备14可以对所有节点设备13进行在线编址，具体在线编址方法可以描述如下：

将位于总线最前端的节点设备13作为编址发起设备14，该编址发起设备14向后面的节点设备13发起编址进程。编址发起设备14可以不包括通信接续单元134。

除了编址发起设备14以外的所有节点设备13的软件或硬件中设置有“准备编址标志位”，当准备编址标志位置0，该节点设备13将对接收到的“编址指令数据帧”忽略；当准备编址标志位置1，该节点设备13将对接收到的“编址指令数据帧”响应。

所有的节点设备13上电初始化，将其本身的“准备编址标志位”置0，将通信接续单元134接通，即将常闭端1341与公共端1342闭合，进而使得该节点设备13通过通信接续单元134与下一个节点设备13连接。

然后，编址发起设备14获取需要编址的节点设备13个数和自身地址，并向其他节点设备13发送“准备编址”指令，该“准备编址”指令代表准备编址，其他节点设备13接收该指令，然后会将其自身的“准备编址标志位”置1，代表该节点设备13可以对“编址指令数据帧”响应，同时，该节点设备13还会将通信接续单元134断开，即将常闭端1341与公共端1342断开，进而使得该节点设备通过通信接续单元134与下一个节点设备13断开。也就是说，该节点设备13对准备编址的指令响应时，会阻止安装在其后的节点设备13接收即将到来的“编址指令数据帧”。

然后，编址发起设备14会向节点设备13发送包含节点设备13的目标地址值的“编址指令数据帧”，节点设备13判断是否满足编址条件，若是，节点设备13对编址指令数据帧做出对应的响应，若否，节点设备13忽略编址指令数据帧。其中，节点设备13收到“编址指令数据帧”并且其自身的“准备编址标志位”为1，代表该节点设备13满足编址条件，该节点设备13就会对该指令做出响应，具体地，该节点设备13从编址指令数据帧中取出地址数据，并作为自身地址永久保存，然后将准备编址标志位设置为0，同时将节点设备13中的通信接续单元134设置为接通状态，也就是总线上的节点设备13在进入“准备编址”状态后，将自身的通信接续单元134断开，阻止了安装在其后的节点设备接收到“编址指令数据帧”，只在自身完成编址后才接通通信接续单元134，让后续的节点设备13有可能接收到编址发起设备14发出的下一个编址指令，同时自身通过“准备编址标志位”清0退出准备编址状态，从而实现了编址发起设备14对总线上的节点设备13的依次编址。另外，通信接续单元134断开后，其公共端1342将与常开端连接，即与第二芯总线112连接。其有益的技术效果是，避免在载波信号能量较大的情况下，通信接续单元134断开后载波信号亦从1341端耦合到1342端，从而提高系统的可靠性。

若接收到“编址指令数据帧”的节点设备13不满足编址条件，编址发起设备14就会对下一个节点设备13继续编址，编址发起设备14完全可以预测到发出的第n个“编址指令数据帧”将是对安装在其后第n个节点设备13编址，从而可以对节点设备13编入与其安装位置相关的地址。这对实际的通信控制系统有显著的积极意义。

最后，延时一段时间以后，编址发起设备14会判断编制次数是否达到预定编址的节点设备个数，若是，就结束编址，若否，编址发起设备14继续向节点设备13发送编址指令数据帧。

综上所述，所有的编址指令数据帧均由编址发起设备14发出，编址发起设备14会对符合编址条件的所有节点设备依次进行在线编址，总线上的节点设备13在进入编址状态后，会断开与下一个节点设备13的连接，只有在本节点设备13完成在线编址以后，才会接通与下一个节点设备13的连接，使得编址发起设备14继续对下一个节点设备13进行在线编址，直到所有节点设备13完成编址。在该在线编址方法中，除了编址发起设备14之外，所有的节点设备13的通信单元132可以只有接收机制而没有发送机制，进一步降低电路成本。并且，该方法由同一个编址发起设备14每次发出的“编址指令数据帧”可以任意设置目标设备的地址值，从而使编址功能更为灵活。

在一些实施例中，编址发起设备14并不是对所有的节点设备13进行在线编址，而是只对安装其后的第一个节点设备13在线编址，然后由该节点设备13再对安装其后的第一个节点设备13在线编址，以此类推，直至最后一个节点设备13完成在线编址。具体地：

所有节点设备13上电初始化，所有节点设备13的“准备编址标志位”清0，将通信接续单元134接通，编址发起设备14发出“准备编址”指令，节点设备13接收该指令之后，将其“准备编址标志位”置1，将通信接续单元134断开，然后编址发起设备14向节点设备13发送包含节点设备13的目标地址值的“编址指令数据帧”，节点设备13判断自身是否满足编址条件，若是，节点设备13对编址指令数据帧做出对应的响应，若否，节点设备13忽略编址指令数据帧。

节点设备13对接收到的编址指令数据帧做出的具体响应是该节点设备13从“编址指令数据帧”中取出地址数据，作为自身地址永久保存，将“准备编址标志位”清0，将通信接续单元134接通；

接着，该节点设备13按预定规则(比如自身地址+1)设置包含在“编址指令数据帧”的目标地址值，将自身的通信单元132由接收状态转为发送状态，然后发出“编址指令数据帧”，对安装在其后的第一个节点设备13进行编址。

也就是说，编址发起设备14只向第一个节点设备13发送编址指令数据帧，第一个节点设备13编址完成以后，按照预定规则修改包含在“编址指令数据帧”的目标地址值，然后再将修改后的“编址指令数据帧”发送给第二个节点设备13，第二个节点设备13在完成编址以后，再按照预定规则修改包含在“编址指令数据帧”的目标地址值，再对安装其后的第三个节点设备13发送修改后的“编址指令数据帧”，以此类推，直至第n-1个节点设备13向第n个节点设备13发送其修改后的“编址指令数据帧”，使得第n个节点设备13完成在线编址。

最后，判断总线上所有的节点设备13是否完成编址，若是，结束编址，若否，则节点设备13继续对后续的节点设备13进行在线编址。

综上所述，该在线编址方法中的编址发起设备14只需发出一次编址指令数据帧，后续的编址指令数据帧由其后的节点设备13依次发出。

在本发明实施例中，该总线型通信控制系统包括三芯总线，以及连接在三芯总线的供电电源、编址发起设备以及多个节点设备；供电电源、编址发起设备以及多个节点设备通过三芯总线进行电能以及串行指令数据帧的传输；供电电源用于提供工作电能至连接在三芯总线上的设备；编址发起设备用于生成串行指令数据帧并将串行指令数据帧发送至三芯总线；节点设备用于根据从三芯总线上所接收到的串行指令数据帧进行对应动作。本发明实施例通过将供电电源、编址发起设备以及所有节点设备均连接在三芯总线上，同时还具有在线对总线节点设备编入与安装位置相关的地址的功能，降低了成本，提高了系统设备的安装调试效率。

在上述各个实施例中，编址发起设备和节点设备中的控制单元可以为通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、单片机、arm(acornriscmachine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制单元还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。控制单元也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp核、或任何其它这种配置。

作为本发明实施例的另一方面，本发明实施例提供一种在线编址方法，应用于总线型通信控制系统。本发明实施例的在线编址方法是基于上述总线型控制系统，由上述系统中的控制单元执行。

请参阅图3，该基于总线型通信控制系统的在线编址方法20包括：

步骤21、编址发起设备向每个节点设备发送准备编址指令数据帧，以使所述节点设备执行对应操作；

步骤22、所述编址发起设备向所述节点设备发送包含所述节点设备的目标地址值的编址指令数据帧；

步骤23、判断所述节点设备是否满足编址条件；

步骤24、若是，所述节点设备对所述编址指令数据帧做出对应的响应；

步骤25、若否，所述节点设备忽略所述编址指令数据帧。

通过采用该在线编址方法，其能够将供电电源、编址发起设备以及所有节点设备均连接在三芯总线上，同时还具有在线对总线节点设备编入与安装位置相关的地址的功能，降低了成本，提高了系统设备的安装调试效率。

在一些实施例中，如图4所示，步骤21还包括：

步骤211、所述节点设备将对应的准备编址标志位置1；

步骤212、所述节点设备中的通信接续单元设置为断开状态。

在一些实施例中，如图5所示，步骤23还包括：

步骤231、所述节点设备从所述编址指令数据帧中取出地址数据，并作为自身地址永久保存；

步骤232、所述节点设备将所述准备编址标志位置0；

步骤233、所述节点设备中的所述通信接续单元设置为接通状态。

在一些实施例中，步骤23还包括：所述节点设备按照预定规则设置包含目标地址值的所述编址指令数据帧，并将所述编址指令数据帧发送给所述节点设备后的第一个节点设备，以对所述节点设备后的第一个节点设备进行编址。

通过采用该在线编址方法，其能够将供电电源、编址发起设备以及所有节点设备均连接在三芯总线上，同时还具有在线对总线节点设备编入与安装位置相关的地址的功能，降低了成本，提高了系统设备的安装调试效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。