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CN105511340B - 用于动态寻址从单元的可动态寻址主从系统和方法 - Google Patents

用于动态寻址从单元的可动态寻址主从系统和方法 Download PDF

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CN105511340B CN201510640856.XA CN201510640856A CN105511340B CN 105511340 B CN105511340 B CN 105511340B CN 201510640856 A CN201510640856 A CN 201510640856A CN 105511340 B CN105511340 B CN 105511340B
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Abstract

本发明涉及一种主从系统(100)，其包括：具有用于提供信号或信号的串行信号序列的数字输出端(6)的主单元(1)；和至少两个从单元(2)，所述从单元(2)中的每一个包括具有一位大小的至少一个数字串行存储器(3)，且各自包括输入端(3a)和输出端(3b)，其中所述从单元(2)是经由所述输入端(3a)和所述输出端(3b)经由信号线(5)彼此串联连接，且其中第一从单元(2)的所述输出端(3a)是经由所述信号线(5)连接到所述主单元(1)的所述数字输出端(6)，其中所述主从系统(100)被配置使得在所述从单元(2)的所述输入端(3a)处检测到由数字输出端(6)供应的信号(信号变化)，以便将每一种情况中的所述对应的从单元(2)的地址(A)增加值“1”、将所述信号变化存储在所述存储器(3)中且在所述存储器(3)的所述输出端(3b)处输出对应于所述存储器(3)的内容的信号。

Description

用于动态寻址从单元的可动态寻址主从系统和方法
技术领域
本发明涉及用于动态寻址从单元的可动态寻址主从系统和方法。
发明背景
多种总线系统长久以来一直为人所知。本发明的基础的主/从总线系统通常具有所有从单元必须具有独有地址以便能够被个别地寻址的特性。这使得个别从单元能够借助于总线系统而个别地寻址，其中经由后者，可改变从单元的设置或从单元取回状态信息。多种总线系统(诸如例如,主/从总线系统)在所属领域中长久以来一直为人所知。
在许多主-从总线系统中，所述系统的从单元可经个别识别且可由主单元寻址。结果，主单元能够例如经由具体从单元激活受所述从单元控制的系统组件，或将所接收消息指派到具体从单元，且因此指派到具体系统组件。为了保证此功能，首先，从单元需要为全系统所独有的地址；其次，独有地址以及从单元到系统组件的指派或其在总线系统中的位置必须为主单元所知。
这通常是例如通过实行总线系统初始化期间的寻址阶段或定向阶段而实现。在此阶段中，从单元是以例如具体次序被分配系统地址，或主单元有机会循序地查询个别从单元在各个位置处的存储装置标识符。例如，地址是通过以定义次序将现有从单元中的每一个循序地个别连接到总线系统或借助于手动激活开关循序地个别释放所述从单元以便于寻址而手动地指派给从单元。因为只有一个所定义的经手动选定从单元连接到总线或经释放以便于寻址，所以主单元能够通过在总线上输出广播命令而将独有地址指派到此个别从单元-实际上被引导到所有从单元，这取决于总线系统。基于其中寻址个别从单元的定义次序，主从单元在指派地址之后还已知系统中的个别从单元的相对位置。然而，这些手动过程不但是耗时的而且由于人为介入而易于出现错误，但是无论如何还需要总线架构。
DE 103 36 301 A1提出了一种自动化寻址过程。寻址过程同样地经提供用于具有总线的主-从总线系统，所述主-从总线系统的起点和终点连接到主单元。在此方法中，系统的总线在指派定址的过程期间中断，使得主单元被迫通过时钟输入寻址从单元。此外，所述方法只可适用于具有圆形总线的系统。本发明描述了此寻址方法。
从EP 2 287 689 EP中已知寻址从单元的另一基于总线的方法。出于此目的，从单元中的每一个必须具有适应所使用的总线系统的总线接口，所述总线系统经由所述总线接口连接到主从总线系统的一个或多个总线。即使此寻址方法适用于许多总线系统(诸如单向或双向、圆形和非圆形总线)和任何通信协议，每一种情况中的寻址仍然需要主-从总线系统的总线架构。
为了实施寻址方法并实施总线架构，现有技术中已知的解决方案需要对应组件，其必需额外成本且需要安装空间。即使取代连接到从单元的系统组件(诸如，例如风扇)仍然需要对应的措施以便随后配置地址指派。
在此背景中，本发明的目标是为了克服前述缺点且提供用于动态地寻址从单元的改善方法以及可动态寻址的主-从系统，其易于实施和操控。
此目标是以具有权利要求1所述的特征的可动态寻址主-从系统以及用于动态地寻址从单元且具有权利要求11所述的特征的方法而实现。
本发明的基本概念是以此方式配置主-从系统使得在起始从单元的寻址的某个时刻，所有从单元最初被提供相同的地址和串行数字存储器，优选的移位寄存器存储器，其最初全部具有值“零”。
寻址可以使用对应于将被寻址的多个从单元的信号序列的多个信号而执行，其中所述信号是由主单元经由连接所述串联中的从单元的信号线供应作为例如转换脉冲、侧面变化、零电流或还被供应作为频率或振幅调制过程。此实例中的唯一相关性是，运用适当信号可实施两种不同状态(无信号和有信号状态)。
如果从单元识别到其信号输入处的信号变为有信号状态，那么从单元的对应地址增加值“1”，其中最大允许地址是已知的或被输入到每一从单元，且地址不能增加超出此值。
同时，数字串行存储器(即，例如，移位寄存器存储器中的位值) 被设置为有信号状态。此外，对应于串行存储器的先前状态的信号输出在其输出端处，且借此输出在相关从单元的输出端处。有信号状态因此经由信号线转发到相应紧邻从单元，在每一种情况中时间由于从单元的串行定序而被延迟一个周期。所述信息因此在每一种情况中总是连同每一信号变化一起被转发。
此发明配置的结果是，序列的从单元的地址的增加开始于其自身地址，这确保当完全实施寻址过程时，每一从单元被指派主-从系统中的独有个别地址。
因此，根据本发明，提出了一种主-从系统，其包括具有用于供应信号或信号的串行信号序列的数字输出端的主单元；和多个从单元，所述从单元中的每一个包括具有一位大小的数字串行存储器且各自包括输入端和输出端，其中所述从单元是经由所述输入端和所述输出端经由信号线彼此串联连接，且其中第一从单元的输入端是经由所述信号线连接到所述主单元的数字输出端。所述主从系统被配置使得在所述从单元的输入端处检测到由所述数字输出端供应的串行信号序列的信号(信号变化)，以便将每一种情况中的对应的从单元的地址增加值“1”、将所述信号变化存储在所述存储器中且在所述存储器的输出端处输出对应于所述存储器的内容的信号。然而，只存储正的侧面变化(即，移位寄存器中的位值在所述过程期间只可从0变为1，但是不会再变为0)。这只有在地址指派机制重新初始化之后才可行，因为所有移位寄存器最初被设置成0。
主单元的信号可以例如由适当的信号生成模块生成和/或供应在主单元的数字输出端处。
根据本发明，还假设主-从系统被设计使得提供n个从单元(n＝从单元的数量)，n-1个从单元的输出端是经由数据线连接到所述串联中的相应相邻从单元的输入端。
在本发明的一个有利改进中，串联布置中的最后一个从单元的输出端是经由返回线连接到主单元的数字输入端，借此形成环系统。
有利地假设，主单元被设计成存储器可编程控制、具有对应硬件接口或非自由可编程控制的计算机或具有用于生成信号的按钮的单元。
根据本发明，还有利地假设，主从系统可以从锁定模式切换到地址模式，且反之亦然，其中所述从单元的寻址被锁定或启用。在本发明的一个优选实施方案中，主单元被设计用于生成地址模式信号Sa，以便按地址模式设置主从系统，且可以经由数字输出端或经由选用提供的总线供应地址模式信号Sa。因此，除了地址指派信号线以外，还可以提供总线，然而总线并非寻址所需。
在本发明的同样有利实施方案中，主单元被设计用于生成锁定模式信号Sp，以便在完成寻址之后按锁定模式设置主从系统，且可以经由数字输出端或替代地经由选用提供的总线在从单元处供应锁定模式信号。
串行数字存储器优选地被设计成移位寄存器，因此设计为时序逻辑电路，其中准串联连接的多个单元以每一周期进一步移位一个存储器单元(每一种情况中，移位1位)来移位其存储器内容。
本发明的第二方面涉及一种用于动态地寻址主从系统的先前描述的从单元的方法，其中当寻址开始时，所有从单元具有相同地址，且所有数字串行存储器的内容是值“零”，且所述方法包括以下步骤：
a)借助于由主单元供应的地址模式信号Sa按地址模式设置主从系统，
b)借助于主单元生成对应于多个从单元(n个从单元)的多个串行信号(n个脉冲)并通过信号线传输信号，
c)在每一种情况中将由信号寻址的从单元的从单元地址增加值“1”，前提是在到从单元的输入端处检测到对应于状态变化的信号，且将相应串行存储器设置成有信号状态并在对应从单元的输出端处转发对应信号，且因此转发到相应最紧邻从单元的输入端，
d)在信号的串行信号序列的每一信号之后从有信号状态恢复到无信号状态。
因为发生n次信号变化，因此结果是n+2种状态(时钟)且每次信号变化的地址值增加，使得第一从单元有n-1次被增加值“1”，第二从单元有n-2次增加值“1”，以此类推。
所述方法还可以有利地以某种方式实行，所述方式是主单元生成 n+1个信号而非n个信号，且生成超出从单元的数量的一个额外信号变化，使得所述串联中的最后一个从单元在被寻址之后由于所述额外信号变化在其输出端处增加一个额外地址单元，且优选地经由到主单元的输入端的返回线，使一个信号变化循环回，其中主单元检测所述寻址过程的结束。
在此情况中，发生n+1次信号变化，且因此结果是2n+2种状态 (时钟)且每次信号变化的地址值增加，使得第一从单元有n次被增加值“1”，第二从单元有n-1次增加值“1”，以此类推。
如果使用返回线，那么主单元生成多于实际地址指派所需要的一个额外信号变化。此结果是最后一个从单元在其寻址之后(由于额外信号变化而增加一个额外地址单元)在其输出端处生成返回线4的信号变化，所述信号变化能够被主单元识别。主单元在其识别其输入端 7处的侧面变化时已知所有从单元已被正确寻址。如果主单元仅仅是按钮，那么诸如例如LED的适当信号接入单元可连接到返回线，且当输出所述信号时，当LED短暂地点亮时，可告知按钮的操作者已正确地寻址所有从单元。
作为返回线的替代，多个现有从单元可以被转变为智能主单元，诸如MPC、PC或非自由可编程控制。其然后将只生成此数量所需的多个侧面变化。此情况中对地址指派的正确执行的检查然后将例如借助于对总线的适当查询而不得不发生在别处。
为了用信号通知地址指派的结束，主单元发送适当信号，其不会与正常的信号跃迁冲突。此情况中的信号可以通过信号线发送，或替代地可以将适当的总线命令发送到从单元。
作为主-从系统和所述方法的替代设计，主单元的数字输出端和主单元的数字输出端到第一从单元的输入端之间的数字线可以被省略。为此，主单元必须已知第一从单元的序列号的地址。主单元然后能够发送适当的总线电报，只有具有唯一序列号的从单元对所述总线电报作出响应，所述电报取代了通常由信号经由数字输出端传输到第一从单元的信号变化。
所描述的方法被实施使得从单元的有信号状态被转发到所述串联中的下一个从单元，在每一种情况中由于其串行定序而被延迟一个周期。
所述方法还可以被有利地设计使得对整个寻址过程定义最大时间跨度tmax，在每一种情况中两次信号变化之间可以经过所述最大时间跨度tmax，其中地址指派的终止和存储器值和地址值到输出值的复位发生，前提是超过信号变化期间的所述时间跨度tmax。
图式公开了本发明的额外特征，其中：
图1示出了多个从单元，其中的每一个包括具有一位大小的数字串行存储器，
图2示出了使用开始状态中的移位寄存器的地址指派，
图3示出了使用第一时钟中的状态的移位寄存器的地址指派，
图4示出了具有第一时钟之后的状态的移位寄存器的地址指派，
图5示出了使用第二时钟中的状态的移位寄存器的地址指派，
图6示出了具有第二时钟之后的状态的移位寄存器的地址指派，
图7示出了使用第三时钟中的状态的移位寄存器的地址指派，
图8示出了具有第三时钟之后的状态的移位寄存器的地址指派，
图9示出了使用第四时钟中的状态的移位寄存器的地址指派，
图10示出了具有第四时钟之后的状态的移位寄存器的地址指派。
图1示出了根据本发明的主-从系统100的示例性实施方案。主- 从系统100包括具有数字输出端6的主单元1和用于供应信号S的信号序列的模块10。还提供了三个示例性从单元2，从单元2各自包括具有一位大小的数字串行存储器3。此外，从单元2各自包括输入端3a和输出端3b。
图式中还明白了，从单元2是经由输入端3a和输出端3b经由信号线5彼此串联连接，第一从单元2的输入端3a是经由信号线5连接到主单元1的数字输出端6。本示例性实施方案中的最后一个从单元2的输出端连接到主单元1的数字输入端7，且连同返回线4和信号线5一起形成环结构。
这里使用的主单元1是存储器可编程控制(MPC)。从单元2可以例如与风扇相关。任选地，总线RSA和RSB扩展到从单元2。
在本实施方案中，存在3个从单元2，使得发生4(n＝3+1)次信号变化，其在图3到10中加以循序描绘。因此，结果是2n+2，因此 8种状态(时钟)，其中每次信号变化的地址A的值增加值“1”，包括直到最后一次信号变化为止，最后一次信号变化被回送到MPC控制的数字输入端7。
主-从系统100被配置使得从单元2的输入端3a处检测到由数字输出端6供应的串行信号序列的信号(信号变化)，且结果对应的从单元2的地址A在每一种情况中增加值“1”。换句话来说，这意指只要存储器3的输入端处识别到信号变化，存储器的输出端处便输出对应于存储器的内容的信号，且存储器的内容被设置为对应于输入端处的信号的值。然而，如先前解释，只存储正的侧面变化。
出于寻址目的，主-从系统100借助于由主单元1供应的地址模式信号Sa按地址模式设置，如先前描述。
图2描绘主-从系统100的输出状态(开始状态)。在起始寻址的某个时刻，所有从单元2具有具备所描绘的值＝1(一)的相同地址A 且所有串行存储器3包括值＝0(零)。
图3示出了经由充当移位寄存器的存储器3进行的地址指派。信号变化存储在存储器3中且对应于存储器3的内容的信号输出在存储器3的输出端3b处，且因此输出在所述串联中的下一个从单元2的输入端3a处。第一从单元2的地址A已增加值“1”达到2，所述序列中的两个紧邻从单元仍然具有地址值1。
图4示出了第一时钟之后的状态。在信号变化之后，恢复到无信号状态，其是以信号线5上的值“0”加以描绘。
在图5和6、分别图7和8中，重复先前描述的过程。有信号状态被转发到下一个从单元2，在每一种情况中转发由于从单元2的串行定序而被延迟一个周期。此结果是，从单元首先按其自身地址增加的次序开始，这确保当程序完全完成时，每一从单元具有唯一的个别地址。因此，在每一种情况中信息总是结合每一信号变化一起转发。如先前描述，一旦已寻址主-从系统100的所有三个从单元2且所有三个从单元2按所述次序具有地址A＝4、3、2，起始额外信号变化。图10中描绘第四时钟中的状态且图10 中描绘第四时钟之后的状态。最后的信号变化(信号脉冲)是由MPC控制1经由信号线5到MPC 控制1的返回线而给出，结果地址A在每一种情况中增加值“1”且 MPC控制1检测到寻址结束。
对于整个过程，定义可以落在两次信号变化之间的最大时间跨度。如果超出所述时间跨度，那么所有从单元2将此解译为地址指派的终止，并将其串行存储器3以及其自身的从单元地址A复位成相应输出值。
本发明的实施方式不限于先前指定的优选实施方案。相反地，即使在基本上不同实施方式的情况中也可设想充分利用所描绘的解决方案的多种变体。在技术上可行的程度上，所有所公开的特征可以任何组合使用。

Claims (12)

1.一种主从系统(100)，其包括：具有用于供应信号的串行信号序列的数字输出端(6)的主单元(1)；和至少两个从单元(2)，其中所述从单元(2)中的每一个包括具有一位大小的至少一个数字串行存储器(3)且各自包括输入端(3a)和输出端(3b)，其中所述从单元(2)是经由所述输入端(3a)和所述输出端(3b)经由信号线(5)彼此串联连接，且其中第一从单元(2)的所述输入端(3a)是经由所述信号线(5)连接到所述主单元(1)的所述数字输出端(6)，其中所述主从系统(100)被配置使得在第一从单元(2)的所述输入端(3a)处检测到由所述数字输出端(6)供应的信号的串行序列的信号变化，反应于所述信号变化，所述主从系统(100)被配置为将每一种情况中的对应的从单元(2)的地址(A)增加值“1”、将所述信号变化存储在所述存储器(3)中且在各从单元的所述输出端(3b)处输出对应于所述存储器(3)的内容的信号、并在下一个从单元的输入端处输入该信号，其中所述存储器只存储一个方向的侧面变化。
2.根据权利要求1所述的主从系统(100)，其特征在于提供n个从单元(2)，其中n-1个从单元(2)的所述输出端(3b)连接到所述串联中的相应下一相邻从单元(2)的所述输入端。
3.根据权利要求1或2所述的主从系统(100)，其特征在于串联布置中的最后一个从单元(2)的所述输出端是经由返回线(4)连接到所述主单元(1)的数字输入端(7)。
4.根据权利要求1或2所述的主从系统(100)，其特征在于所述主单元(1)被设计成存储器可编程控制、具有对应硬件接口或非自由可编程控制的计算机或具有用于生成信号(S)的按钮的单元。
5.根据权利要求1或2所述的主从系统(100)，其特征在于所述主从系统(100)可以从锁定模式切换到地址模式，且反之亦然，其中所述从单元(2)的寻址被锁定或启用。
6.根据权利要求5所述的主从系统(100)，其特征在于所述主单元(1)被设计用于生成地址模式信号(Sa)，以便按所述地址模式设置所述主从系统(100)，且可以经由所述数字输出端(6)或经由选用提供的总线(RSA、RSB)供应所述地址模式信号(Sa)。
7.根据权利要求5所述的主从系统(100)，其特征在于所述主单元(1)被设计用于生成锁定模式信号(Sp)，以便当结束所述寻址时按所述锁定模式设置所述主从系统(100)，且可以经由所述数字输出端(6)或经由选用提供的总线(RSA、RSB)供应所述锁定模式信号(Sp)。
8.根据权利要求1或2所述的主从系统(100)，其特征在于所述数字串行存储器(3)被设计成移位寄存器。
9.一种用于动态地寻址根据权利要求1到8中任一项所述的主从系统(100)的从单元(2)的方法，其中当寻址开始时，所有从单元(2)具有相同地址，且所有数字串行存储器(3)的所述内容是值“零”，且所述方法包括以下步骤：
a)借助于由所述主单元(1)供应的地址模式信号Sa按所述地址模式设置所述主从系统(100)，
b)借助于所述主单元(1)生成对应于多个所述从单元(2)的多个串行信号(S)并通过所述信号线(5)传输所述信号，
c)如果在到所述从单元(2)的所述输入端(3a)处检测到对应于状态变化的信号(S)，则在每一种情况中将由每一信号(S)寻址的所述从单元的所述从单元地址增加所述值“1”，且将相应的数字串行存储器(3)设置成有信号状态并在对应从单元(2)的所述输出端(3b)处转发对应信号，且因此转发到相应最紧邻从单元(2)的所述输入端，
d)在信号(S)的所述串行信号序列的每一信号(S)之后从所述有信号状态恢复到无信号状态。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述从单元(2)的所述有信号状态被转发到所述串联中的下一个从单元(2)，在每一种情况中由于其串行定序而被延迟一个周期。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于对整个过程定义最大时间跨度tmax，在每一种情况中两次信号变化之间可以经过所述最大时间跨度tmax，其中地址指派的终止和所述存储器值和地址值到输出值的复位发生，前提是超过信号变化期间的所述时间跨度tmax。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于所述主单元(1)生成超出从单元(2)的数量的一个额外信号变化，使得所述串行中的最后一个从单元(2)在被寻址之后由于所述额外信号变化而经由所述主单元(1)的所述输入端(7)处的返回线(4)在其输出端(3b)处增加一个额外地址单元，其中所述主单元(1)检测所述寻址过程的结束。
CN201510640856.XA 2014-10-10 2015-09-30 用于动态寻址从单元的可动态寻址主从系统和方法 Active CN105511340B (zh)

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