用于动态寻址从单元的可动态寻址主从系统和方法

摘要

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。

说明书

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。

DE10336301A1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EP2287689EP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S_a， 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S_a。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S_p，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S_a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t_max，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t_max，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t_max。

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S_a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11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。