有线网络传输数据的制作方法

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种有线网络传输数据。

背景技术：

包含通信接口芯片的有线网络可用于实现不同位置节点间的大规模工业控制。目前采用rs-485/rs-422/rs-232通信接口芯片通讯的系统一般节点使用单颗收发接口芯片，接口芯片并联接入通讯总线，通讯接口芯片与微处理器连接，微处理器通过接口芯片收发数据指令。

然而，传统技术可能存在一些缺陷。例如，rs-485收发器最多仅可驱动32个节点，使得难以建立大规模网络。此外，两个相邻节点间的距离不得超过1200米，给远程通信造成影响。更甚者，传统的rs-485可能采用半双工或全双工模式工作，因此无法执行载波侦听多路访问/冲突检测(csma/cd)等功能。在此等传统网络中，一台设备出故障可能导致整个网络瘫痪。

技术实现要素：

以下简要描述了一个或多个方面，旨在提供对这些方面的基本理解。该概述并非对所有预期方面的广泛概述，既不用于识别所有方面的关键元素，也不用于描绘任何或所有方面。其唯一目的是简要呈现一个或多个方面应具备的部分概念，作为后文更详细说明的序言。

本公开文件公开的一个示例方面提供了一种数据传输系统，可实现大规模网络通讯，节点数量无限制；通讯距离采用级联方式，相邻两节点之间通讯距离远，而且总传输距离无限制；采用级联方式通讯，通讯延迟小。

示例方面可进一步包括存储计算机可执行代码以进行数据传输的示例非瞬态计算机可读介质。计算机可执行代码可包括：用于通过数字信号中包含的设备id确定从第一收发器接收的数字信号是否携带与微控制器单元(mcu)相关联设备信息的代码；用于通过确定数字信号不携带与mcu相关联设备的信息，指示可配置逻辑电路将数字信号传输至连接到通信总线的第二收发器的代码；用于通过确定数字信号携带与mcu相关联设备的信息，对数字信号执行循环冗余校验(crc)的代码；以及用于通过确定数字信号已通过crc，从而解码数字信号的代码。

1.本公开实施例的数据传输系统和方法可实现大规模网络通讯，节点数量无限制。

2.通讯距离采用级联方式，相邻两节点之间通讯距离远，而且逐级传输的总传输距离无限制，采用级联方式通讯，通讯延迟小。

3.具备载波监听、冲突检测功能，提高通讯速度；具备载波监听，可以采取抢总线的方式实现多主机工作方式，传输速度更快，网络可靠，一旦一台主机出现故障，可以有其他主机来承接故障主机的工作。

4.具备故障侦测，自动切断与总线联系，以免影响总线其他操作，方便调试维护。

为实现前述和其他相关目的，经权利要求作出充分描述和特别指出后，本文加入了一个或多个方面的特征。以下说明和附图详细阐述了一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅用于说明应用各方面原则的几种不同方式，并且本说明旨在包括所有各方面及其等效内容。

附图说明

下文将结合附图说明所公开的方面。附图是为了说明所公开的方面，而不是限制所公开的方面，图中类的标记表示类似的元素。其中：

图1为数据传输的有线网络实例框图；

图2为在有线网络中实现的数据传输的收发器示例图；

图3在有线网络中实现数据传输的可配置逻辑电路实例图；

图4为在有线网络中实现的数据传输的微控制器单元(mcu)示例图；

图5为有线网络中数据传输的方法的流程示例图。

具体实施方式

现在参照附图对各方面进行说明。在以下描述中，出于解释的目的，对许多具体细节做了规定，以对实施例有一个透彻的理解。然而，很明显，没有这些具体细节也可以实践这些方面。

在本公开公开中，“包括”、“包含”及其派生词指包含在内，而不是仅限于此；“或”一词也包括在内，指“和/或”。

在本规范中，用于说明本公开公开原则的以下各种实施例仅用于说明目的，因此不应被理解为以任何方式限制本公开公开的范围。以下结合附图的说明，是为了便于全面理解权利要求及其等效内容所界定的本公开公开的说明性实施例。为了便于理解，见以下说明的详细信息。然而，这些详细信息仅用于说明。因此，本领域技术人员应该理解，在不超出本公开公开的范围和精神实质的情况下，可以对本说明书中所示的实施例进行各种变更和修改。此外，为了清晰简明起见，没有对一些已知的功能和结构进行描述。此外，在附图中，同样附图标记表示相同的功能与操作。

现在将通过参考各种设备和方法，呈现示例通信系统的几个方面。将在以下的详细说明中对这些装置和方法进行描述，并在附图中通过各种块状、模块、组件、电路、步骤、过程、算法(以下统称为“元素”)等加以说明。这些元件可以通过电子硬件、计算机软件、固件或其任意组合件来实现。无论这些元件是作为硬件来实施，还是作为软件来实施，这取决于对整个系统施加的特定的应用程序和设计约束。

例如，一个元件、元件的任何部分或元件的任何组合均通过一个包含一个或多个处理器的“处理系统”来实现。处理器包括被配置来执行本公开公开中描述的各种功能的微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑器件(pld)、状态机、门控逻辑、离散硬件电路以及其他适用的硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。无论是指软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其他，应广义地将软件解释为指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用程序、软件应用程序、软件包、例程、子程序、对象、可执行文件、执行线程、过程、功能等。

因此，所描述的功能在一个或多个方面可以通过硬件、软件、固件或其任意组合来实现。如果以软件实现，可以将功能作为一个或多个指令或编码储存在计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是计算机可以访问的任何可用介质。通过示例说明，但不局限于这些示例，此类计算机可读介质可以包括存储器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦编程只读存储器(eeprom)、只读光盘(cd-rom)或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备，或者可以用于以指令或数据结构的形式携带或存储所需的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。本文采用的磁盘和光盘包括光盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能盘(dvd)和软盘，其中磁盘通常用磁法复制数据，而光盘则是用激光光学复制数据。上述的组合也应该包含在计算机可读介质的范围内。

本文描述了与有线网络上的数据传输相关的各个方面。如数据传输系统示例，数据传输系统可以包括可以包括通信总线串联的多个节点。多个节点中一个节点可以包括连接至通信总线的第一收发器和第二收发器、微控制器单元、以及连接至第一收发器和第二收发器以及微控制器单元的可配置逻辑电路。其中，可配置逻辑电路可以进一步耦合或集成到微控制器(mcu)。第一收发器和第二收发器可以被配置为从通信总线接收到差分信号时，将差分信号转换成数字信号并将数字信号传输到可配置逻辑电路，和向通信总线发送信号时，将数字信号转换成差分信号并将差分信号发送至通信总线，以便差分信号可以沿着通信总线传输到下一个节点。mcu可以被配置为分析处理数字信号。可配置逻辑电路被配置为从第一收发器和第二收发器中的一个收发器接收数字信号并转发给另一个收发器和微控制器单元。

图1为有线网络传输数据的示例框图；如图所示，第一收发器102和第二收发器108可以连接到通信总线150。可配置逻辑电路104可以通信连接到第一收发器102和第二收发器104。微控制器单元(mcu)106可以连接到可配置逻辑电路104。同样地，第三个收发器110和第四个收发器116可以连接到通信总线150。可配置逻辑电路112可以连接到第三收发器110和第四收发器116。mcu114可以连接到可配置逻辑电路112上。

收发器102、108、110和116可以包括图2中详细说明的类似结构和类似组件。可配置逻辑电路104和112可以包括图3所示的类似组件。mcu106和114可以被配置为执行如图4中描述的类似操作。

传统上来看，差分信号通过通信总线150传输一定距离后，由于阻抗存在信号会衰减。而本公开的示例方案是经由中间节点无延迟转发过程，节点与节点之间串联传递，从而有效提高通讯距离及通讯节点数量。根据本公开文件公开，当第一收发器102接收差分信号时，其被配置为将差分信号转换成数字信号，并且进一步将数字信号传输到可配置逻辑电路104。可配置逻辑电路104可以进一步将数字信号传输到第二收发器108和mcu106。

可配置逻辑电路104可以包括端口切换电路304。端口切换电路304可以被配置为检测到第一收发器和第二收发器中一个收发器转换后的数字信号出现表示接收到数据的信号状态变化时，向另一个收发器的状态设置引脚提供状态设置信号以将其设置为发送状态。端口切换电路304可以被配置为检测到第一收发器和第二收发器中一个收发器转换后的数字信号出现表示数据结束的信号状态变化时，向另一个收发器的状态设置引脚提供状态设置信号以将其设置为接收状态。

在某些示例中，mcu106被配置为确定数字信号是否携带为与之相关联的设备(例如，外部计算机)发送的信息。例如，mcu106可以被配置为提取或识别包含在数字信号中的一个或多个设备标识(id)，并确定其中一个设备标识是否与关联设备的设备id相匹配。如果所提取或识别的设备标识中的至少有一个与关联设备的设备标识相匹配，则mcu106可以确定数字信号为关联设备携带信息。

基于确定数字信号携带相关设备的信息，mcu106可以被配置为进一步对数字信号进行循环冗余校验(crc)，以确定数字信号携带的数据中是否存在错误。如果数字信号通过循环冗余校验，mcu106可以被配置为进一步解码数字信号，以提取相关设备信息。

在其它的示例中，mcu106可以被配置为确定数字信号不携带相关设备信息。例如，提取的设备标识与相关设备的设备标识不匹配。mcu106可以被配置为继续传输数字信号。

在一些示例中，第一收发器102可以被配置为持续地或定期地监控通信总线150，以生成监控结果，以指示通信总线150是否处于繁忙状态。如果监控结果指示通信总线150处于繁忙状态，则mcu106可以被配置为通过可配置逻辑电路104指示第一个收发器102继续监控通信总线150，并在预定时段之后生成另一监控结果。可配置逻辑电路104也可以暂时存储数字信号。如果监控结果指示通信总线150空闲，则mcu106可以被配置为指示可配置逻辑电路104的端口切换开关电路将数字信号传输到执行第一收发器102和第个二收发器108之间的转发。第二个收发器108可以被配置为将数字信号转换回差分信号，并将差分信号发送到通信总线150。可编程逻辑电路partc由多种逻辑器件组成，具有可靠性高、响应速度快的特点，因此在处理和转发数据时较为适用。每节点例如hop跳通讯延迟小，延迟例如小于1us。

其他的示例显示，原始差分信号可以从第四收发器116传输到第一收发器102。

图2为在有线网络中实现的数据传输的收发器102的示例图。如上所述，其他收发器108、110和116可以包含类似结构的类似组件。如图2所示，第一收发器102可以包括一个或多个通信端口202。可以将通信端口202连接到通信总线150，以接收通信总线150的差分信号或者向通信总线150发送差分信号。可以进一步将通信端口202连接到可配置逻辑电路104。

此外，第一收发器102可以包括信号转换器204。信号转换器204被配置为将从通信总线150接收的差分信号转换成数字信号。数字信号可以通过通信端口202传输到可配置逻辑电路104。在其他的示例中，信号转换器204可以被配置为将从可配置逻辑电路104接收的数字信号转换成差分信号。差分信号可以经由通信端口202传输到通信总线150。

图3在有线网络中实现数据传输的可配置逻辑电路实例图。如上所述，其他可配置逻辑电路(如可配置逻辑电路112)可以包含类似结构的类似组件。如图所示，可配置逻辑电路104可以包含连接到第一收发器102和第二收发器108的一个或多个数据端口302。可配置逻辑电路104还可以包含连接到数据端口302的端口切换电路304。端口切换电路304可以被配置为控制数据端口的连接。例如，端口切换电路304被配置为设置收发器为发送状态还是接收状态。端口切换电路304可以进一步连接到mcu106和/或由mcu106控制。

如一些示例所示，第一收发器102可以被配置为经由数据端口302向可配置逻辑电路104传输转换的数字信号。可配置逻辑电路104可以被配置为经由数据端口302向第二收发器108传输数字信号。

图4在有线网络中实现数据传输的微控制器单元(mcu)106示例图。如图所示，mcu106可以包含存储器402。存储器402被配置为存储数字信号、监控结果、循环冗余校验算法、指令以及与mcu106的操作相关的其他数据/信息。

mcu106可以包含分别被配置为执行多个操作的多个组件的处理器404。本文中的术语“组件”或“模块”可以是组成系统的部件之一，可能是硬件、固件、软件或其任意组合，并且可能被分成其他组件或模块。

如一些示例所示，处理器404可以包含信号分析器406。信号分析器406可以被配置为确定从第一收发器102接收的数字信号是否携带与mcu106相关联的设备的信息。例如，信号分析器406可以被配置为提取或识别包含在数字信号中的一个或多个设备标识(id)，并确定其中一个设备标识是否与关联设备的设备id相匹配。如果所提取或识别的设备标识中的至少有一个与关联设备的设备标识相匹配，则信号分析器406可以确定数字信号为关联设备携带信息。

在一些示例中，处理器404可以包括循环冗余校验(crc)模块408，其被配置为基于确定数字信号携带与mcu106相关联的设备的信息来确定数字信号所携带的数据中是否存在错误的判定，对数字信号执行crc。如果数字信号通过循环冗余校验，mcu106的一个解码器410可以被配置为进一步解码数字信号，以提取相关设备信息。

处理器404可以进一步包含传输控制器412。例如，当信号分析器406确定数字信号不携带相关设备的信息时，传输控制器412可以被配置为控制数字信号的传输。

在一些示例中，第一收发器102可以被配置为持续地或定期地监控通信总线150，以生成监控结果，以监控结果表示通信总线150是否处于繁忙状态。如果监控结果指示通信总线150处于繁忙状态，则传输控制器412可以被配置为通过可配置逻辑电路指示第一个收发器102继续监控通信总线150，并在预定时段之后生成另一监控结果。数字信号可以临时存储在可配置逻辑电路中。如果监控结果指示通信总线150空闲，则传输控制器412可以被配置为指示端口切换电路304执行第一收发器102和第二收发器108之间的数字信号转发。第二收发器108可以被配置为将数字信号转换回差分信号，并将差分信号发送到通信总线150。

图5为有线网络数据传输的示例方法500的流程示例图。示例方法500可以由根据图1-4描述的一个或多个组件来执行。

在框502，示例方法500可以包括通过连接到通信总线的第一收发器接收来自通信总线的第一差分信号。例如，第一收发器102可以连接到通信总线150，并且可以被配置为从通信总线150接收差分信号。

在框504，示例方法500可以包括通过第一收发器将第一差分信号转换成数字信号。例如，当第一收发器102接收差分信号时，第一收发器102的信号转换器204可以被配置为将差分信号转换为数字信号，并且进一步将数字信号发送到可配置逻辑电路104。

在框506，示例方法500可以包括通过可通信地连接到第一收发器的可配置逻辑电路接收来自第一收发器的数字信号。例如，可配置逻辑电路104可以通信地连接到第一收发器102，并且被配置为经由数据端口302从第一收发器102接收数字信号。

在框508，示例方法500可以包括通过可配置逻辑电路将数字信号传输到第二收发器和微控制器单元(mcu)，例如mcu106。

在框510，示例方法500可以包括通过第二收发器将数字信号转换成第二差分信号。例如，第二收发器108可以被配置为将数字信号转换回差分信号。

在框512，示例方法500可以包括通过第二收发器向通信总线发送第二差分信号。例如，第二收发器108可以被配置为向通信总线150发送差分信号。

在框514，示例方法500可以包括通过mcu确定数字信号是否携带与mcu相关联的设备的信息。例如，mcu106的信号分析器406可以被配置为确定从第一收发器102接收的数字信号是否携带与mcu106相关联的设备的信息。例如，信号分析器406被配置为提取或识别包含在数字信号中的一个或多个设备标识(id)，并确定其中一个设备标识是否与关联设备的设备id相匹配。如果所提取或识别的设备标识中的至少有一个与关联设备的设备标识相匹配，则信号分析器406可以确定数字信号为关联设备携带信息。

在框516，示例方法500可以包括由mcu基于确定数字信号不携带与mcu相关联的设备的信息来指示可配置逻辑电路将数字信号发送到连接到通信总线的第一收发器和第二收发器。例如，如果监视结果指示通信总线150空闲，则传输控制器412可以被配置为指示可配置逻辑电路104的端口交换电路304向第一收发器的状态设置引脚和第二收发器的状态设置引脚提供状态设置信号，以将第一收发器的状态设置引脚和第二收发器的状态设置引脚设置为发送状态。

在框518，示例方法500可以包括通过第一收发器将数字信号转换成第二差分信号。例如，第一收发器102可以被配置为将数字信号转换回差分信号

在框520，示例方法500可以包括通过第一收发器向通信总线发送第二差分信号。例如，第一收发器102可以被配置为向通信总线150发送差分信号。

在框522，示例方法500可以包括通过第二收发器将数字信号转换成第二差分信号。例如，第二收发器108可以被配置为将数字信号转换回差分信号

在框524，示例方法500可以包括通过第二收发器向通信总线发送第二差分信号。例如，第二收发器108可以被配置为向通信总线150发送差分信号。

冲突检测是当网络中存在相同通讯id设备的时候，会出现多设备同时应答的情况，可以结合载波监听判断是否存在冲突。故障检测是由于通讯现场存在各种复杂情况，可以通过持续监听总线数据判断是否收到干扰或者其他情况。故障隔离是结合故障检测及现场各种情况，可通过持续监听总线数据判断是否受到干扰或者其他情况。如果相应节点受到干扰，mcu通过可配置逻逻辑电路可以将节点或者部分节点与总线隔离，避免整个总线受到影响。

上述附图中描述的处理或方法可以由包括硬件(例如，电路，特定逻辑等)，固件，软件(例如，在非临时计算机可读介质中外部化的软件)或上述两者的组合的处理逻辑来执行。尽管以上以特定顺序描述了该过程或方法，但是应当理解，所描述的一些操作也可以以不同的顺序执行。此外，一些操作可以同时执行，而不是按顺序执行。

在以上描述中，参考某些说明性实施例来说明本公开的每个实施例。显然，在不超出所附权利要求所提出的本公开的更广泛的精神和范围的情况下，可以对每个实施例进行各种修改。相应地，描述和附图应该被理解为仅仅是说明性的，而不是限制性的。应当理解，所公开的过程中步骤的特定顺序或层次是示例性途径的说明。基于设计偏好，可以理解，可以重新排列过程中步骤的特定顺序或层次。此外，一些步骤可以被组合或省略。所附的方法权利要求以样本顺序呈现各个步骤的元素，并且不意味着限于所呈现的特定顺序或层次。

提供上述描述是为了使本领域技术人员能够实践本文所述的各个方面。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他方面。因此，权利要求不限于本文所示的方面，而应被赋予与语言权利要求一致的全部范围，其中，除非特别说明，否则单数形式的元素不是指“一个且仅一个”，而是指“一个或多个”。除非特别说明，术语“一些”指一个或多个。本领域普通技术人员已知或以后将会知道的与本文所述各个方面的元件的所有结构和功能等同物都通过引用明确地并入本文，并且旨在由权利要求书涵盖。此外，这里公开的任何内容都不打算献给公众，而不管这种公开是否在权利要求中明确叙述。除非使用短语“用于”明确叙述了权利要求要素，否则权利要求要素不应被解释为手段加功能。

此外，术语“或”意指包含的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有说明，或者从上下文中清楚地看出，短语“x采用a或b”意在表示任何自然的包含排列。也就是说，短语“x雇用a或b”是指以下任一情况：x雇用a；x雇用b；或者x雇用a和b。此外，对于在本申请书和所附权利要求中使用的冠词“a”和“an”，除非另有说明或者上下文中清楚指明为单数形式，否则应解释为“一个或多个”。