一种RS485从设备地址分配的系统和方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410852695.6

申请日:

2014.12.31

公开号:

CN104516851A

公开日:

2015.04.15

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||著录事项变更IPC(主分类):G06F 13/40变更事项:申请人变更前:福州瑞芯微电子有限公司变更后:福州瑞芯微电子股份有限公司变更事项:地址变更前:350003 福建省福州市鼓楼区软件大道89号18号楼变更后:350003 福建省福州市鼓楼区软件大道89号18号楼|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 13/40申请日:20141231|||公开

IPC分类号:

G06F13/40

主分类号:

G06F13/40

申请人:

福州瑞芯微电子有限公司

发明人:

蔡文忠

地址:

350003福建省福州市鼓楼区软件大道89号18号楼

优先权:

专利代理机构:

福州市景弘专利代理事务所(普通合伙)35219

代理人:

林祥翔; 吕元辉

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内容摘要

本发明公开一种RS485从设备地址分配的系统和方法。其中方法包括以下步骤:步骤20.主设备拉高仲裁线;步骤30.从设备拉低仲裁线,最先拉低的仲裁线的从设备获得地址仲裁权限;步骤50.主设备生成唯一的从设备地址,主设备向该从设备发送所述地址;步骤60.该从设备接收主设备分配的地址,从设备保存该地址作为该从设备的地址。本系统在原有RS485网络连接的基础上添加一根仲裁线,通过仲裁线选中从设备进而对从设备分配地址。本发明需要的总线数少,能保证所分配的从设备地址不冲突。

权利要求书

权利要求书
1.  一种RS485从设备地址分配的系统,包括一个主设备和多个从设 备,主设备和从设备都包含RS485接口模块,所述从设备通过RS485连接器 均与主设备连接,其特征在于:
所述主设备还包括地址分配模块,仲裁控制模块和仲裁信号检测模块; 所述主设备RS485接口模块与所述主机仲裁控制模块连接,所述主机仲裁控 制模块与所述仲裁信号处理模块连接,所述主机仲裁控制模块与所述地址分 配模块连接;
所述从设备还包括从设备仲裁控制模块,仲裁竞争模块;所述从设备 RS485接口模块与所述从设备仲裁控制模块连接,所述从设备仲裁控制模块 与所述从设备仲裁竞争模块连接;
所述从设备仲裁竞争模块与所述主设备仲裁信号处理模块通过仲裁线连 接;
所述主设备仲裁控制模块用于控制仲裁信号处理模块和仲裁信息处理模 块,以及发送从设备地址分配过程中的命令;
所述仲裁信号处理模块用于设置仲裁线电平信号和检测仲裁线的电平信 号获得仲裁状态;
所述地址分配模块用于生成从设备地址;
所述从设备仲裁控制模块用于控制仲裁竞争模块和应答主设备发送的命 令;
所述仲裁竞争模块用于检测仲裁线的电平信号获得仲裁状态和设置仲裁 线电平信号。

2.  根据权利要求1所述的一种RS485从设备地址分配的系统,其特征 在于:所述地址分配模块用于管理已分配的地址。

3.  一种RS485从设备地址分配的方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤20主设备拉高仲裁线;
步骤30从设备拉低仲裁线,最先拉低的仲裁线的从设备获得地址仲裁 权限;
步骤50主设备生成唯一的从设备地址,主设备向该从设备发送所述地 址;
步骤60该从设备接收主设备分配的地址,从设备保存该地址作为该从 设备的地址。

4.  根据权利要求3所述的一种RS485从设备地址分配的方法,其特征 在于还包括以下步骤:
步骤80重复步骤20、30、50、60,直到所有从设备获得地址。

5.  根据权利要求3所述的一种RS485从设备地址分配的方法,其特征 在于还包括:
步骤70该从设备释放仲裁线,退出仲裁。

6.  根据权利要求3或5所述的一种RS485从设备地址分配的方法,其 特征在于还包括:
步骤40该从设备向主设备发送确认权限命令,主设备检验收到的确认 权限命令。主设备校验该权限确认命令是否正确,若不正确则转至步骤20 主设备拉高仲裁线,从设备重新开始抢占仲裁总线。

7.  根据权利要求3所述的一种RS485总线从设备地址分配方法,其中 步骤30从设备拉高仲裁总线包括步骤:
步骤31每个从设备分别生成一个随机延时;
步骤32从设备在对应的延时超时后立刻检查仲裁线状态,若仲裁线为 高则该从设备拉低仲裁线获得仲裁权利,若仲裁线为低则该从设备重复步骤 31-32直到获得仲裁权限或主设备退出仲裁。

8.  根据权利要求3所述的一种RS485从设备地址分配的方法,其特征 在于还包括以下步骤:
步骤10主设备广播仲裁开始命令;
步骤90主设备发起仲裁结束命令退出仲裁。

9.  根据权利要求4所述的一种RS485总线从设备地址分配方法,其中 步骤80从设备释放仲裁总线还包括:该从设备在保存设备地址后向主设备 发请求退出命令,主设备在收到请求退出命令后向该从设备发送准许退出命 令,该从设备在收到准许退出命后释放仲裁线。

10.  根据权利要求4所述的一种RS485总线从设备地址分配方法,其中 步骤20主设备拉高仲裁线还包括:主设备拉高仲裁线,若在设定的超时时 间内仲裁线没有被拉低,则完成地址分配的仲裁。

说明书

说明书一种RS485从设备地址分配的系统和方法
技术领域
本发明涉及485总线地址分配领域,尤其涉及一种通过仲裁方式实现 485从设备地址设置的方法。
背景技术
在传统的RS-485总线中,总是有一个唯一的主节点,其它节点均为从 节点。通讯总是由主节点发起,从节点收到命令后,得到总线控制权,再向 总线上发送信息。发送结束后,总线控制权又归还给主节点。当主设备通过 RS485总线对各个嵌入式设备节点进行监控时,需要通过设备标识来区分各 个设备,最简单的办法是采用设备地址来区分。
一个可行的地址分配方法是每个设备另外增加一个输入信号线,即片选 信号线;通过主节点对每个设备设置地址。比如监控主机首先使能第一个设 备的片选,设置该设备地址为1(其他设备因为未片选,不予响应设置命 令);依次类推设置完其他设备的地址即可。但是添加片选信号就添加了总 线数量,硬件成本上去了。
发明内容
为此,需要提供一种RS485从设备地址分配的方案,解决现有RS485从 设备地址分配的问题。
为实现上述目的,发明人提供了一种RS485从设备地址分配的系统,包 括一个主设备和多个从设备,主设备和从设备都包含RS485接口模块,所述 从设备通过RS485连接器均与主设备连接,
所述主设备还包括地址分配模块,仲裁控制模块和仲裁信号检测模块; 所述主设备RS485接口模块与所述主机仲裁控制模块连接,所述主机仲裁控 制模块与所述仲裁信号处理模块连接,所述主机仲裁控制模块与所述地址分 配模块连接;
所述从设备还包括从设备仲裁控制模块,仲裁竞争模块;所述从设备 RS485接口模块与所述从设备仲裁控制模块连接,所述从设备仲裁控制模块 与所述从设备仲裁竞争模块连接;
所述从设备仲裁竞争模块与所述主设备仲裁信号处理模块通过仲裁线连 接;
所述主设备仲裁控制模块用于控制仲裁信号处理模块和仲裁信息处理模 块,以及发送从设备地址分配过程中的命令;
所述仲裁信号处理模块用于设置仲裁线电平信号和检测仲裁线的电平信 号获得仲裁状态;
所述地址分配模块用于生成从设备地址;
所述从设备仲裁控制模块用于控制仲裁竞争模块和应答主设备发送的命 令;
所述仲裁竞争模块用于检测仲裁线的电平信号获得仲裁状态和设置仲裁 线电平信号。
进一步地,所述地址分配模块用于管理已分配的地址。
以及本发明还提供一种RS485从设备地址分配的方法,包括以下步骤:
步骤20主设备拉高仲裁线;
步骤30从设备拉低仲裁线,最先拉低的仲裁线的从设备获得地址仲裁 权限;
步骤50主设备生成唯一的从设备地址,主设备向该从设备发送所述地 址;
步骤60该从设备接收主设备分配的地址,从设备保存该地址作为该从 设备的地址。
进一步地,还包括以下步骤:
步骤80重复步骤20、30、50、60,直到所有从设备获得地址。
进一步地,还包括:
步骤70该从设备释放仲裁线,退出仲裁。
进一步地,还包括:
步骤40该从设备向主设备发送确认权限命令,主设备检验收到的确认 权限命令。主设备校验该权限确认命令是否正确,若不正确则转至步骤20 主设备拉高仲裁线,从设备重新开始抢占仲裁总线。8根据权利要求3所述 的一种RS485总线从设备地址分配方法,其中步骤30从设备拉高仲裁总线 包括步骤:
步骤31每个从设备分别生成一个随机延时;
步骤32从设备在对应的延时超时后立刻检查仲裁线状态,若仲裁线为 高则该从设备拉低仲裁线获得仲裁权利,若仲裁线为低则该从设备重复步骤 31-32直到获得仲裁权限或主设备退出仲裁。
进一步地,还包括以下步骤:
步骤10主设备广播仲裁开始命令;
步骤90主设备发起仲裁结束命令退出仲裁。
进一步地,其中步骤80从设备释放仲裁总线还包括:该从设备在保存 设备地址后向主设备发请求退出命令,主设备在收到请求退出命令后向该从 设备发送准许退出命令,该从设备在收到准许退出命后释放仲裁线。
进一步地,其中步骤20主设备拉高仲裁线还包括:主设备拉高仲裁 线,若在设定的超时时间内仲裁线没有被拉低,则完成地址分配的仲裁。
区别于现有技术,上述技术方案通过一根信号线,即仲裁线完成从设备 获取地址先后顺序,而主设备每次都会生成不同的地址,使得从设备都可以 获取不同的地址。
附图说明
图1为本实施例的连接图;
图2为本发明的模块图;
图3为本方法流程图。
附图标记说明:
110、主设备;
120、上拉电阻;
131、RS485连接器;
133、从设备;
210、主设备;
211、仲裁信号处理模块;
213、主设备仲裁控制模块;
215、地址分配模块;
217、主设备RS485接口模块;
220、RS485连接器;
230、从设备;
231、仲裁竞争模块;
233、从设备仲裁控制模块;
235、从设备RS485接口模块。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下 结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1,本实施例为一种RS485从设备地址分配的系统,包括设于 RS485(差分)总线上的主设备110及多个从设备133。所述从设备通过RS485 连接器131与主设备110的RS485总线连接。所述主设备110包括主设备 RS485接口模块217,所述主设备RS485接口模块217与所述RS485转换器 连接,所述从设备包括从设备RS485接口模块235,所述从设备RS485接口 模块与所述RS485转换器连接。所述主设备110还通过一根仲裁线与多个从 设备133连接,在地址分配过程中,所述仲裁线用于选中需要分配地址的从 设备。为了提高主设备的驱动仲裁线电平的能力,在某些实施例中,所述仲 裁线在靠近主设备110的一端设有上拉电阻120。上拉电阻是为了仲裁信号 处理模块和仲裁竞争模块可以设置仲裁线信号。所述仲裁线与主设备的连接 为仲裁线连接到主设备的io口,所述仲裁线与从设备的连接为仲裁线连接到 从设备的io口。
请参阅图2,本系统各模块如图所示:主设备210内包括仲裁信号处理 模块211、主设备仲裁控制模块213、地址分配模块215、主设备485接口模 块217;从设备230内包括仲裁竞争模块231、从设备仲裁控制模块233、从 设备RS485接口模块235。所述主设备仲裁控制模块用于控制仲裁信号处理 模块和仲裁信息处理模块,以及发送从设备地址分配过程中的命令;所述仲 裁信号处理模块用于设置仲裁线电平信号和检测仲裁线的电平信号;所述地 址分配模块用于生成从设备地址;所述从设备仲裁控制模块用于控制仲裁竞 争模块和应答主设备发送的命令;所述仲裁竞争模块用于检测仲裁线的电平 信号和设置仲裁线电平信号。
所述主设备仲裁控制模块通过RS485接口模块发起仲裁开始命令,随后 仲裁信号处理模块立即拉高仲裁线,从设备仲裁控制模块检测到仲裁开始命 令后控制仲裁竞争模块拉低仲裁线获得仲裁权限,最快拉低仲裁总线的从设 备获得仲裁权限;所述主设备仲裁控制模块获得地址分配模块生成唯一地 址,并通过所述主设备RS485接口模块传递给从设备RS485;从设备仲裁控 制模块获得并保存该地址,该从设备退出仲裁,主设备拉高仲裁线;其他设 备继续竞争仲裁线,直到所有的从设备都获得设备地址,仲裁结束。
本方案通过在原有的485网络系统上增加仲裁总线,相比片选等的485 地址分配方式减少了总线数量,节约长距离布线成本。本方案通过仲裁的方 式选中从设备,通过主设备给从设备分配地址,保证了从设备地址的唯一 性,不会有从设备地址冲突的情况。
地址分配模块还在仲裁过程以及485通讯过程中记录和管理从设备地 址。
在某些实施例中,主设备110在开始进行地址分配时,可以通过拉低仲 裁线来告知从设备,而后从设备133对仲裁线的竞争可以是通过拉高仲裁 线。此时,为了提高从设备的仲裁线电平驱动能力,可以在仲裁线靠近各个 从设备的一端连接有上拉电阻。
本系统的详细实施方法请参阅图3。即一种485总线从设备地址分配方 法主要包含以下步骤:
步骤20主设备仲裁信号处理模块立即拉高仲裁线,等待从设备通过仲 裁竞争模块抢占仲裁线;
步骤30从设备在检测到仲裁线电平拉高后,从设备拉低仲裁线,最先 拉低的仲裁线的从设备获得地址仲裁权限;从设备可以通过检测仲裁线是否 被拉低,如果被拉低,则说明已经有从设备获得地址仲裁权限(即获得地址 的权限),则不再拉低仲裁线;如果没有被拉低,则可以进行拉低以获得地 址仲裁权限。
步骤50主设备生成唯一的从设备地址,并通过RS485差分总线向该从 设备发送所述地址;
步骤60该从设备接收主机分配的地址,从设备保存该地址作为该从设 备的地址;主设备的地址分配模块通过地址生成算法,保证所生成的地址在 系统中是唯一。
通过步骤20、30、50、60即可完成对从设备地址的分配。本实施例只 用一个仲裁线即可完成从设备的地址分配,大大简化了系统的结构,降低系 统成本。
为了对所有从设备的分配地址,重复步骤20、30、50、60直到所有的 从设备都分配到了地址。
在该实施例中,在从设备得到地址后,该从设备标记自己为已获得地址 的从设备,该从设备的仲裁竞争模块在本轮仲裁中不再去拉低仲裁总线,即 退出本轮仲裁。这样可以防止被重复分配地址。
判断是否所有的从设备都分配到地址可以采用这样的方式:在仲裁信号 处理模块拉高仲裁线的同时,主设备仲裁控制模块开启超时计时器,如果在 设定的时间内没有从设备抢占仲裁总线,则认为所有从设备都分配到地址, 本轮仲裁结束。
在一些实施例中可能有多个从设备同时拉低仲裁总线,这样就需要在步 骤30之后包含步骤40从设备向主设备发送确认权限命令,主设备检验收到 的确认权限命令。确认权限命令通过RS485总线发送给主设备,确认权限命 令包含从设备和主设备约定的特定标识数据,例如0xFF02,确认权限命令还 包含CRC校验码。检验确认权限命令是通过以下方式进行的:主设备在接 收到从设备发送的仲裁确认命令,通过CRC校验接受到的信息是正确的。 并且主设备检测收到的数据中是否包含特定的标识数据,若有则继续步骤 50。在一些实施里中,例如在上一实施例中,在步骤32中有多个从设备同 时拉低仲裁总线,多个从设备同时通过RS485总线向主设备发送仲裁确认命 令,会造成RS485总线的干扰,主设备无法接收到正确的确认信息。当主设 备CRC校验错误或者检测到收到的数据中不包含约定的确认信息,则主设 备转至步骤20拉高仲裁总线,从设备开始新一轮的抢占仲裁总线。
当主设备检测收到的是正确的确认信息,则主设备仲裁控制模块控制地 址分配模块生成唯一的从设备地址,主设备控制模块通过主设备485接口模 块把该地址发送给从设备。
在一些实施例中步骤30从设备抢占仲裁总线包含步骤31和32:
步骤31每个从设备在收到仲裁开始命令后,分别生成一个随机延时;
步骤32从设备在对应的延时超时后立刻检查仲裁线状态,若仲裁线为 高则该从设备的仲裁竞争模块拉低仲裁线获得仲裁权利,若仲裁线为低则该 从设备重复步骤31-32直到获得仲裁权限或主设备退出仲裁。通过这样的方 法降低多个从设备同时拉低仲裁总线的概率,提高地址分配效率。
在一些实施例中还包含步骤10和步骤90:
步骤10主设备在差分总线上广播发送仲裁开始命令;该命令可以通过 特定的标识区分,在一些实施例中仲裁开始命令可以表示为:0xFF01。
步骤90主设备广播仲裁结束命令退出仲裁;从设备收到仲裁结束命令 后退出仲裁,不再抢占仲裁总线。步骤90是在主设备检测到没有从设备需 要分配地址或者系统需要退出仲裁的其他情况下执行的。步骤10和步骤90 是为了清楚的标识仲裁的开始和结束。
在一些实施例中从设备释放仲裁的步骤可以是这样的:该从设备在保存 设备地址后向主设备发送请求退出命,主设备在收到请求退出命后向该从设 备发送准许退出命,该从设备在收到准许退出命后释放仲裁线。这样可以保 证从设备在获得了分配的地址。
综上所述,本方案通过在原有的485网络系统上增加仲裁总线,相比片 选等的485地址分配方式减少了总线数量,节约长距离布线成本。本方案通 过仲裁的方式选中从设备,通过主设备给从设备分配地址,保证了从设备地 址的唯一性,不会有从设备地址冲突的情况。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包 括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包 括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还 包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者 终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”或 “包含……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或 者终端设备中还存在另外的要素。此外,在本文中,“大于”、“小于”、 “超过”等理解为不包括本数;“以上”、“以下”、“以内”等理解为包 括本数。
本领域内的技术人员应明白,上述各实施例可提供为方法、装置、或计 算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结 合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部 分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可以存储于计算 机设备可读取的存储介质中,用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分 步骤。所述计算机设备,包括但不限于:个人计算机、服务器、通用计算 机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智 能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等;所述的存储介质,包括但 不限于:RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储 卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程 序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流 程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的 流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器 以产生一个机器,使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在 流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能 的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计 算机设备可读存储器中,使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生 包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/ 或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上,使得在计算机设备上执 行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机设备上执行的指 令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个 方框中指定的功能的步骤。
尽管已经对上述各实施例进行了描述,但本领域内的技术人员一旦得知 了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改,所以以上所 述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利保护范围,凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用 在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

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本发明公开一种RS485从设备地址分配的系统和方法。其中方法包括以下步骤:步骤20.主设备拉高仲裁线;步骤30.从设备拉低仲裁线,最先拉低的仲裁线的从设备获得地址仲裁权限;步骤50.主设备生成唯一的从设备地址,主设备向该从设备发送所述地址;步骤60.该从设备接收主设备分配的地址,从设备保存该地址作为该从设备的地址。本系统在原有RS485网络连接的基础上添加一根仲裁线,通过仲裁线选中从设备进而对从设。

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