一種數(shù)字總線系統(tǒng)及其從設(shè)備物理位置自動識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于數(shù)字信息傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字總線系統(tǒng)及其從設(shè)備物理位置 自動識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了描述方便計(jì)，以典型的單主多從的數(shù)字總線系統(tǒng)為例，如圖1所示，主設(shè)備 (如微控制器等）可以通過數(shù)字總線連接n個支持該數(shù)字總線的從設(shè)備。主設(shè)備為了在通 訊中能夠識別每一個從設(shè)備，因此要求每一個從設(shè)備必需具有一個唯一的序列號（ID)，如 u、v........w，這樣以便在通訊中主設(shè)備能夠識別出是當(dāng)前數(shù)據(jù)是哪個從設(shè)備的。在一些 應(yīng)用情況下，這種只知道從設(shè)備序列號的情形，而不知道其具體位置的情況，也是可以直接 使用的。但在另一些情況下，外部設(shè)備的物理位置比設(shè)備序列號更具有實(shí)際意義，此時則需 要用某種方法建立從設(shè)備的序列號與物理位置的映射表。
[0003] -般來說，解決此類問題有兩種常用方法，第一種方法是，安裝前制定各從設(shè)備的 安裝位置與序列號的映射關(guān)系表，接著按映射關(guān)系表把各從設(shè)備接入數(shù)字總線，最后把從 設(shè)備位置與序列號映射表寫入主設(shè)備，或者把映射表作為配置參數(shù)寫入系統(tǒng)。第二種方法 是，先把各從設(shè)備接入數(shù)字總線，在總線連結(jié)后通過手工逐點(diǎn)標(biāo)定核實(shí)的方法求得各節(jié)點(diǎn) 的實(shí)際物理位置，最后把實(shí)際測定的各從設(shè)備的位置與原序列號映射表寫入主設(shè)備，或者 把映射表作為配置參數(shù)寫入系統(tǒng)。只有這樣，人們在使用時，才可以隨時取得自己想要的位 置的信息或者向想要的位置發(fā)送信息。
[0004] 但實(shí)際情況是，由于序列號是芯片在出廠前寫入的，而位置號可能在施工中隨時 有所變動，而且無論是測定、安裝、還是最后的錄入系統(tǒng)，都是純粹的手工操作，在實(shí)際使用 過程中，尤其是在一些需要經(jīng)常安裝、拆卸的應(yīng)用中，這些過程繁復(fù)，工作量大，工作效率低 且極易出錯。
[0005] 如果這些手工過程能夠變成自動的，那將極大的減少現(xiàn)場工作人員的工作量，杜 絕錯誤的發(fā)生。但是，目前市場上找不到此類問題的解決方法，也未見有人研宄。通過本發(fā) 明可以把上述的這些手動過程變成全自動過程，減少人為出錯的機(jī)會，極大提高了生產(chǎn)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種數(shù)字總線系統(tǒng)中其從設(shè)備物理位置自動識別方法，以及實(shí)現(xiàn)自 動識別數(shù)字總線系統(tǒng)中從設(shè)備的接入順序，從而減少人工判別的出錯的機(jī)會，極大的提高 了生產(chǎn)效率。
[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種數(shù)字總線系統(tǒng)，包括通過數(shù)字總線相連的主 設(shè)備、從設(shè)備；所述主設(shè)備包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器及從設(shè)備物理位置識別單元；
[0008] 其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述數(shù)字總線連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于對各所述從設(shè)備經(jīng) 由數(shù)字總線發(fā)送至主設(shè)備的、噪聲容限區(qū)間的模擬電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到表示模擬 電壓信號高電平和/或低電平電壓值的數(shù)字電壓信號，并將數(shù)字電壓信號發(fā)送至從設(shè)備物 理位置識別單元；
[0009] 所述從設(shè)備物理位置識別單元接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器所發(fā)送的數(shù)字電壓信號，建立 各數(shù)字電壓信號與各從設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系，并依據(jù)各對應(yīng)的所述數(shù)字電壓信號之間的電 壓值差值判斷從設(shè)備具體物理位置。
[0010] 進(jìn)一步，每個所述從設(shè)備與所述數(shù)字線之間串聯(lián)有分壓電阻。
[0011] 進(jìn)一步，還包括恒流源，所述恒流源用于向所述數(shù)字總線提供恒定電流。
[0012] 進(jìn)一步，所述主設(shè)備包括第一電壓輸入端、模擬電壓信號輸入端和第一總線通訊 端口；所述從設(shè)備包括第二電壓輸入端和第二總線通訊端口；所述數(shù)字總線連接所述第一 總線通訊端口和所述第二總線通訊端口；
[0013] 所述第一電壓輸入端和各所述從設(shè)備的第二電壓輸入端連接電壓源；所述電壓源 通過恒流源連接所述數(shù)字總線；
[0014] 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別連接所述數(shù)字總線和從設(shè)備物理位置識別單元。
[0015] 進(jìn)一步，所述分壓電阻最大阻值由以下公式確定：
[0016](標(biāo)準(zhǔn)低電平噪聲容限-電路實(shí)際最大低電平噪聲）/N*l/I，其中，N為從設(shè)備個 數(shù)，I為恒流源提供的恒定電流值。
[0017] 進(jìn)一步，所述主設(shè)備包括第一電壓輸入端、模擬電壓信號輸入端和第一總線通訊 端口；所述從設(shè)備包括第二電壓輸入端和第二總線通訊端口；所述數(shù)字總線連接所述第一 總線通訊端口和所述第二總線通訊端口；
[0018] 所述第一電壓輸入端和各所述從設(shè)備的第二電壓輸入端連接電壓源；所述電壓源 通過上拉電阻連接所述數(shù)字總線；
[0019] 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別連接所述數(shù)字總線和從設(shè)備物理位置識別單元。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種基于上述數(shù)字總線系統(tǒng)的從設(shè)備物理位置自動識別方法，包 括：
[0021] 主設(shè)備獲得各從設(shè)備通過數(shù)字總線發(fā)送的、噪聲容限區(qū)間的模擬電壓信號，并對 所述模擬電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得表示模擬電壓信號高電平和/或低電平電壓值的數(shù) 字電壓信號；
[0022] 建立各數(shù)字電壓信號與各從設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系；
[0023] 依據(jù)各對應(yīng)的所述數(shù)字電壓信號之間的電壓值差值判斷從設(shè)備具體物理位置。
[0024] 采用本發(fā)明提供的數(shù)字總線系統(tǒng)及其設(shè)備物理位置自動識別方法，基于信號線長 度與其電阻成正比關(guān)系的原理，在不影響數(shù)據(jù)通訊的前提下，通過將從設(shè)備發(fā)送至主設(shè)備 的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為表示模擬電壓信號高電平和/或低電平電壓值的數(shù)字電壓信號，并 在將數(shù)字電壓信號與從設(shè)備建立一一對應(yīng)關(guān)系后，利用對應(yīng)電壓值差值之間的電壓差值判 斷出從設(shè)備的物理位置，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字總線系統(tǒng)中從設(shè)備物理位置的識別，從而減少人工操 作出錯的機(jī)會，極大的提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0025] 圖1為現(xiàn)有典型的單主多從數(shù)字總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明數(shù)字總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例典型的1-Wire總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例典型的1-Wire總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下引用圖表及附圖并舉 實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030] 本發(fā)明是基于以下考慮實(shí)現(xiàn)的：
[0031] 對于數(shù)字總線系統(tǒng)來說，在多數(shù)情況下，數(shù)字總線上只傳輸上高、低兩個電平基 準(zhǔn)，如果不改變通訊標(biāo)準(zhǔn)，基本上無法添加額外的信息進(jìn)去。表1示出了常見電平標(biāo)準(zhǔn)與電 壓范圍，顯然，在數(shù)字正常通訊的合理范圍內(nèi)，電平規(guī)范中定義了較寬的噪聲容限，隨著半 導(dǎo)體工藝的不斷改善與進(jìn)步，實(shí)際數(shù)字通訊中基本用不到這么大的噪聲容限。因此，可以通 過在噪聲容限范圍內(nèi)來傳輸需要的模擬距離信息，這樣只需犧牲部分可接受的通訊抗噪性 能，來傳輸需要的模擬距離信息而不致于影響數(shù)字總線通訊。
[0032] 表1常見電平標(biāo)準(zhǔn)與電壓范圍
[0033]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種數(shù)字總線系統(tǒng)，包括通過數(shù)字總線相連的主設(shè)備、從設(shè)備，其特征在于，所述主 設(shè)備包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器及從設(shè)備物理位置識別單元； 其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與所述數(shù)字總線連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于對各所述從設(shè)備經(jīng)由數(shù) 字總線發(fā)送至主設(shè)備的、噪聲容限區(qū)間的模擬電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到表示模擬電壓 信號高電平和/或低電平電壓值的數(shù)字電壓信號，并將數(shù)字電壓信號發(fā)送至從設(shè)備物理位 置識別單元； 所述從設(shè)備物理位置識別單元接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器所發(fā)送的數(shù)字電壓信號，建立各數(shù) 字電壓信號與各從設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系，并依據(jù)各對應(yīng)的所述數(shù)字電壓信號之間的電壓值 差值判斷從設(shè)備具體物理位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字總線系統(tǒng)，其特征在于，每個所述從設(shè)備與所述數(shù)字線 之間串聯(lián)有分壓電阻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字總線系統(tǒng)，其特征在于，還包括恒流源，所述恒流源用于 向所述數(shù)字總線提供恒定電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字總線系統(tǒng)，其特征在于，所述主設(shè)備包括第一電壓輸入 端、模擬電壓信號輸入端和第一總線通訊端口；所述從設(shè)備包括第二電壓輸入端和第二總 線通訊端口；所述數(shù)字總線連接所述第一總線通訊端口和所述第二總線通訊端口； 所述第一電壓輸入端和各所述從設(shè)備的第二電壓輸入端連接電壓源；所述電壓源通過 恒流源連接所述數(shù)字總線； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別連接所述數(shù)字總線和從設(shè)備物理位置識別單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字總線系統(tǒng)，其特征在于，所述分壓電阻最大阻值由以下 公式確定： (標(biāo)準(zhǔn)低電平噪聲容限-電路實(shí)際最大低電平噪聲）/N*l/I，其中，N為從設(shè)備個數(shù)，I為恒流源提供的恒定電流值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字總線系統(tǒng)，其特征在于，所述主設(shè)備包括第一電壓輸入 端、模擬電壓信號輸入端和第一總線通訊端口；所述從設(shè)備包括第二電壓輸入端和第二總 線通訊端口；所述數(shù)字總線連接所述第一總線通訊端口和所述第二總線通訊端口； 所述第一電壓輸入端和各所述從設(shè)備的第二電壓輸入端連接電壓源；所述電壓源通過 上拉電阻連接所述數(shù)字總線； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別連接所述數(shù)字總線和從設(shè)備物理位置識別單元。
7. -種基于如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)數(shù)字總線系統(tǒng)的從設(shè)備物理位置自動識別方法，其 特征在于，包括： 主設(shè)備獲得各從設(shè)備通過數(shù)字總線發(fā)送的、噪聲容限區(qū)間的模擬電壓信號，并對所述 模擬電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得表示模擬電壓信號高電平和/或低電平電壓值的數(shù)字電 壓信號； 建立各數(shù)字電壓信號與各從設(shè)備之間的對應(yīng)關(guān)系； 依據(jù)各對應(yīng)的所述數(shù)字電壓信號之間的電壓值差值判斷從設(shè)備具體物理位置。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種數(shù)字總線系統(tǒng)及其從設(shè)備物理位置自動識別方法，在不改變原有數(shù)字通訊定義的前提下，把數(shù)字總線上設(shè)備間的通訊距離這一長度物理參數(shù)，轉(zhuǎn)換為與其距離對應(yīng)的電壓模擬信號，然后巧妙的把其加載到數(shù)字總線規(guī)范中定義的噪聲容限電壓區(qū)間，這樣，就可以在噪聲容限電壓區(qū)間來傳遞攜帶距離信息的模擬電壓信號，接收電路通過分析噪聲容限電壓區(qū)間的模擬信號，完成對基于數(shù)字總線通訊的設(shè)備間位置的自動識別與判定。
【IPC分類】G06F13-40
【公開號】CN104820653
【申請?zhí)枴緾N201510206503
【發(fā)明人】唐智斌, 張俊輝, 牛傳貝
【申請人】無錫必創(chuàng)傳感科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月27日