一种基于半双工总线的通信装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于半双工总线的通信装置及方法，该装置包括：主控制器，用于产生控制命令并配置分时逻辑；分时控制模块，用于根据分时逻辑划分每个从模块数据采集的分时片区；第一总线状态管理模块，根据预先设置的优先级控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态；在控制命令发送状态下，将写操作信号和控制命令对应的数据和目标地址下发给各从模块；在从模块数据采集状态下，根据当前时段以及分时片区选择从模块，并根据从模块对应的目标地址和读操作信号读取对应从模块采集的实时数据；本发明专利技术无需主控芯片直接参与总线控制，减少主控芯片的资源占用和软件开发难度，具有主控制芯片资源占用少、控制软件操作简单灵活的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于半双工总线的通信装置及方法
本专利技术属于测控系统通信
，更具体地，涉及一种基于半双工总线的通信装置及方法。
技术介绍
测控系统指既“测”又“控”的系统，依据被控对象、被控参数的检测结果，按照人们预期的目标对被控对象实施控制，这里的控制除了指对系统开关量的控制外，更主要指的是对被控对象参数变量的控制。在测控系统的数据采集和传输中，传统的控制和通信方式主要以下几种：1、IO直接控制和状态数据采集模式，一般应用于单模块的微小型专用测控系统中，控制和数据集处理都集中在单模块中，因此扩展性和维修性较差；2、直接点对点通信控制和数据采集，一般应用于多模块的分布式控制系统中，扩展性一般，依赖主控模块处理器的通信资源，对物理接口资源消耗较大；3、基于交换机的高速总线通信模式，一般用于大型的分布式控制系统中，数据吞吐量巨大，扩展性极强，但是通信协议复杂，设计维护专业性较强，不适用于对可靠性和实时性要求较高的工业现场和特种设备测控系统。4、基于半双工多节点串行总线通信模式，一般用于对实时性要求极高的工业现场和大型运动装备控制系统中。多节点串行总线一般有主从、多主两种拓扑结构。在多主拓扑中，由于总线状态的不确定性，可能会出现信道出错堵塞；而在主从拓扑中，总线的调度和状态管控都是由主控模块处理器执行，增加了主模块处理器的资源占用和软件开发难度。
技术实现思路
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于半双工总线的通信装置及方法，由逻辑编程实现主控模块总线控制和分时数据自动采集存储功能，无需主控芯片直接参与总线控制，减少主控芯片的资源占用和软件开发难度，并提供了从模块状态管理和重发控制接口，对从模块和控制命令自动重发动态管理。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于半双工总线的通信装置，包括主控制器、分时控制模块、第一总线状态管理模块、发送控制模块、数据采集模块和主总线控制模块；所述主控制器用于产生控制命令并配置分时逻辑；所述分时控制模块用于根据所述分时逻辑划分每个从模块执行数据采集的分时片区；所述第一总线状态管理模块用于根据预先设置的优先级控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态；在所述控制命令发送状态下：所述发送控制模块用于将写操作信号和所述控制命令对应的数据和目标地址发送给主总线控制模块；所述主总线控制模块用于将所述写操作信号、数据和目标地址下发给各从模块，由各从模块执行控制命令的输出；在所述从模块数据采集状态下：所述数据采集模块用于根据当前时段以及所述分时片区选择从模块，并将所述从模块对应的目标地址和读操作信号发送给主总线控制模块；所述主总线控制模块用于根据所述目标地址和读操作信号读取对应从模块采集的实时数据。优选的，上述通信装置还包括第二总线状态管理模块；所述发送控制模块还用于配置发送状态标志，所述数据采集模块还用于配置数据采集状态标志；所述第二总线状态管理模块用于根据所述发送状态标志或数据采集状态标志以及主总线控制模块给出的总线状态进行判读，当总线发生错误时根据映射地址更新错误状态寄存器。优选的，上述通信装置，所述主控制器还用于配置控制命令的重发逻辑；当控制命令发送错误时，所述第二总线状态管理模块根据所述重发逻辑判断是否重新发送控制命令；若是，则触发发送控制模块将写操作信号和所述控制命令对应的数据和目标地址发送给主总线控制模块；若否，则触发第一总线状态管理模块控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态。按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种基于半双工总线的通信方法，包括以下步骤：S1：根据配置的分时逻辑划分每个从模块数据采集的分时片区；S2：根据配置的优先级控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态；S3：在所述控制命令发送状态下，将写操作信号和控制命令对应的数据和目标地址下发给各从模块，由各从模块执行控制命令的输出；S4：在所述从模块数据采集状态下，根据当前时段以及所述分时片区选择从模块，并根据所述从模块对应的目标地址和读操作信号读取对应从模块采集的实时数据。优选的，上述通信方法还包括以下步骤：分别配置与控制命令发送状态或从模块数据采集状态对应的状态标志，根据所述状态标志与检测的总线状态进行判读，当总线发生错误时在错误状态寄存器填写映射地址。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术提供的基于半双工总线的通信装置及方法，由分时控制模块、第一总线状态管理模块、发送控制模块、数据采集模块和主总线控制模块共同实现主控模块的总线控制和分时数据自动采集存储功能，无需主控芯片直接参与总线控制，减少主控芯片的资源占用和软件开发难度，并提供了从模块状态管理和重发控制接口，对从模块和控制命令自动重发动态管理。(2)本专利技术提供的基于半双工总线的通信装置及方法，具有通用性好、适配多种总线协议、主控制芯片资源占用少、控制软件操作简单灵活的优点，在基于半双工总线的多节点分布式实时测控系统中具有较高的实用价值。附图说明图1是本专利技术提供的基于半双工总线的通信装置的逻辑框图；图2是本专利技术实施例提供的基于半双工总线的通信装置的测控系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的测控系统的主控模块的内部处理逻辑图；图4是本专利技术实施例提供的测控系统的从模块的内部控制逻辑；图5是本专利技术实施例提供的基于半双工总线的通信方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1是本专利技术提供的一种基于半双工总线的通信装置的逻辑框图，如图1所示，该通信装置包括主控制器、分时控制模块、第一总线状态管理模块、发送控制模块、数据采集模块和主总线控制模块；其中：主控制器用于产生控制命令并配置分时逻辑；分时控制模块用于根据分时逻辑划分每个从模块数据采集的分时片区；第一总线状态管理模块用于根据预先设置的优先级控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态；在控制命令发送状态下：发送控制模块用于将写操作信号和控制命令对应的数据和目标地址发送给主总线控制模块；主总线控制模块用于将写操作信号、数据和目标地址下发给各从模块，由各从模块执行控制命令的输出；在从模块数据采集状态下：数据采集模块用于根据当前时段以及分时片区选择从模块，并将从模块对应的目标地址和读操作信号发送给主总线控制模块；主总线控制模块用于根据目标地址和读操作信号读取对应从模块采集的实时数据。在一个优选的示例中，发送控制模块在进入控制命本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半双工总线的通信装置，其特征在于，包括主控制器、分时控制模块、第一总线状态管理模块、发送控制模块、数据采集模块和主总线控制模块；/n所述主控制器用于产生控制命令并配置分时逻辑；/n所述分时控制模块用于根据所述分时逻辑划分每个从模块执行数据采集的分时片区；/n所述第一总线状态管理模块用于根据预先设置的优先级控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态；/n所述发送控制模块用于在所述控制命令发送状态下，将写操作信号和所述控制命令对应的数据和目标地址发送给主总线控制模块；所述主总线控制模块用于将所述写操作信号、数据和目标地址下发给各从模块，由各从模块执行控制命令的输出；/n所述数据采集模块用于在所述从模块数据采集状态下，根据当前时段以及所述分时片区选择从模块，并将所述从模块对应的目标地址和读操作信号发送给主总线控制模块；所述主总线控制模块用于根据所述目标地址和读操作信号读取对应从模块采集的实时数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于半双工总线的通信装置，其特征在于，包括主控制器、分时控制模块、第一总线状态管理模块、发送控制模块、数据采集模块和主总线控制模块；
所述主控制器用于产生控制命令并配置分时逻辑；
所述分时控制模块用于根据所述分时逻辑划分每个从模块执行数据采集的分时片区；
所述第一总线状态管理模块用于根据预先设置的优先级控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态；
所述发送控制模块用于在所述控制命令发送状态下，将写操作信号和所述控制命令对应的数据和目标地址发送给主总线控制模块；所述主总线控制模块用于将所述写操作信号、数据和目标地址下发给各从模块，由各从模块执行控制命令的输出；
所述数据采集模块用于在所述从模块数据采集状态下，根据当前时段以及所述分时片区选择从模块，并将所述从模块对应的目标地址和读操作信号发送给主总线控制模块；所述主总线控制模块用于根据所述目标地址和读操作信号读取对应从模块采集的实时数据。


2.如权利要求1所述的通信装置，其特征在于，还包括第二总线状态管理模块；
所述发送控制模块还用于配置发送状态标志，所述数据采集模块还用于配置数据采集状态标志；
所述第二总线状态管理模块用于根据所述发送状态标志或数据采集状态标志以及主总线控制模块给出的总线状态进行判读，当总线发生错误时根据映射地址更新错误状态寄存器。


3.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，当控制命令正常发送或数据采集错误时，所述第二总线状态管理模块生成第一反馈信号，所述第一反馈信号用于触发第一总线状态管理模块控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态。


4.如权利要求2或3所述的通信装置，其特征在于，当数据采集正常时，所述第二总线状态管理模块从主总线控制模块获取采集的实时数据并按照映射地址进行存储，存储完成后生成第二反馈信号，所述第二反馈信号用于触发第一总线状态管理模块控制总线进入控制命令发送状态或从模块数据采集状态。


5.如权利要求2所述的通信装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭昊，丁振磊，邹力，魏茹珺，张朝阳，余晓舟，袁天亮，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42