Способ и устройство автоматического присвоения адресов абонентам мультиплексного канала обмена данными

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники для передачи информации по мультиплексному каналу обмена (МКО) между абонентами, расположенными и организованными предпочтительно в пределах одного изделия, объекта, в частности к способу присвоения адресов абонентам МКО. Технический результат заключается в использовании минимального количества проводников для адресации, а также в отсутствии проводной связи для ввода адресов с ведущим устройством - центральным пунктом управления, что дает возможность применения любой среды передачи информации, например радиоканала, оптической и т.д. Технический результат достигается за счет наличия этапов, позволяющих абонентам последовательно передавать асинхронно n-разрядные адреса друг другу по однопроводной гирляндной цепи в соответствии с порядковым номером абонента в гирлянде, где за первый абонент принят абонент с нулевым логическим уровнем на выводе входа для соединения гирлянды, при этом центральный пункт управления осуществляет контроль этапов присвоения адресов абонентам МКО, также для реализации предложенного способа в состав каждого абонента введены: цифровой процессор данных с энергонезависимой памятью; приемник асинхронного канала с входным выводом; передатчик асинхронного канала с выходным выводом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники для передачи информации по мультиплексному каналу обмена (МКО) между абонентами, расположенными и организованными в пределах одного изделия или объекта, в частности к способу присвоения адресов абонентам МКО.

Известен способ введения адреса абоненту посредством переключателей-джамперов в различных цифровых устройствах, объединенных общей шиной передачи данных.

Известен также способ автоматического присвоения адресов извещателей в оповестительном аварийном устройстве [1], содержащем центральный пост, множество извещателей с применением микропроцессора, конденсатора, резистора и ключа в каждом извещателе, при этом питающий провод от центрального пункта соединен последовательно со всеми резисторами извещателей, образуя гирляндную цепочку. Путем применения модулированного питающим напряжением информационного слова, а также посылкой информации с использованием двух величин стабилизированных токов осуществляется поочередное присвоение адресов извещателям. Недостатком способа использования джамперов для задания адресов является большое количество проводников, необходимых при адресации многоразрядных кодов, особенно для малогабаритных устройств с ограниченным количеством внешних выводов. Недостатком второго способа является ограничения, связанные с использованием питающего проводника, как среды передачи информации. Действительно, это неприемлемо для устройств с гальванической развязкой абонентов от центрального пункта, кроме того, не все абоненты могут функционировать с резистором в цепи питания да еще, соединенными между собой в гирляндную цепочку. То есть, такой способ присвоения адресов абонентам имеет специфическую область применения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ автоматического назначения адресов абонентам шины SMBus, основанный на базовых принципах разрешения конфликтов на шине протокола I2C [2]. Назначение адресов основано на стандартном механизме арбитража (разрешения конфликтов) шины SMBus (и I2C). По включению питания абонентами генерируются адреса в виде случайных чисел, затем системное программное обеспечение ведущего устройства (центрального пункта) путем распознавания фактов подключения/отключения устройств (абонентов) к шине обеспечивает им бесконфликтное распределение адресов.

Недостатком этого способа является невозможность его применения для других каналов обмена данными, отличных от магистрали I2C, например для магистрали по ГОСТу 26765.52-87 или для магистрали с интерфейсом RS-485 и т.д. Другим недостатком данного способа является отсутствие привязки присвоенного адреса к местоположению абонента в сети передачи данных. Такое требование присутствует, например, при управлении по магистрали совершенно одинаковыми абонентами, оперирующими отличающимися операндами, связанными с их местоположением в магистрали.

Целью изобретения является автоматическое присвоение адресов абонентам МКО, расположенным и организованным предпочтительно в пределах одного изделия или объекта, независимо от среды передачи данных с минимальным количеством проводников, задающих адрес абонента и возможностью привязки адреса к местоположению абонента в сети передачи данных.

Указанная цель достигается тем, что способ автоматического присвоения адресов абонентам МКО, содержащего центральный пункт управления на основе компьютера с интерфейсом МКО, множество абонентов с интерфейсами МКО в каждом абоненте, расположенных и организованных предпочтительно в пределах одного изделия или объекта и объединенных через интерфейсы МКО средой передачи данных, состоит из следующих этапов:

- выдачи от центрального пункта управления по МКО всем абонентам общей безадресной команды инициализации автоматического присвоения адресов абонентам;

- одновременного приема всеми абонентами мультиплексного канала команды инициализации автоматического присвоения адресов;

- "поиска" всеми абонентами мультиплексного канала первого абонента, который является началом гирляндной цепочки, образованной из абонентов, и обнаружение его по признаку наличия, предпочтительно, низкого логического уровня на одном соответствующем входном выводе первого абонента, тогда как на таком же входном выводе других абонентов присутствует высокий логический уровень;

- асинхронного приема по входному выводу на определенной тактовой частоте первым абонентом гирляндной цепочки п-разрядного нулевого двоичного кода и операции инкремента над полученным нулевым кодом, где полученный результирующий код с первым порядковым номером является n-разрядным адресом первого абонента гирляндной цепочки (2ⁿ определяет количество абонентов в мультиплексном канале);

- записи полученной n-разрядной адресной информации в энергонезависимую память абонента;

- считывания n-разрядной адресной информации из энергонезависимой памяти данного абонента и передача ее центральному пункту управления по интерфейсу МКО для контроля правильности процесса присвоения адресов и передача извлеченной из энергонезависимой памяти адресной информации следующему абоненту гирляндной цепочки через выходной вывод абонента последовательной асинхронной посылкой на определенной тактовой частоте;

- асинхронного приема адресной информации по входному выводу на определенной тактовой частоте последующим абонентом гирляндной цепочки и дальнейшее повторение шагов; инкремента над полученной адресной информацией, записи адресной информации в энергонезависимую память, извлечения ее из энергонезависимой памяти, передачи адресной информации центральному пункту управления по мультиплексному каналу и передачи следующему абоненту гирляндной цепочки адресной информации данного абонента через выходной вывод абонента последовательной асинхронной посылкой на определенной тактовой частоте, при этом выходной вывод данного абонента соединен с входным выводом последующего абонента одним сигнальным проводом, образуя цепочечную структуру гирлянды из множества абонентов.

Кроме того, способ дополнительно содержит этап формирования и контроля массива адресов абонентов МКО, выполняемый центральным пунктом управления на основании последовательно поступающей от абонентов адресной информации. Центральный пункт управления следит за выполнением следующих правил автоматического присвоения адресов:

- адресная информация должна поступать последовательно от всех абонентов МКО;

- значение адресной информации должно последовательно увеличиваться на единицу, начиная от значения 1 до 2ⁿ, где 2ⁿ является числом абонентов в МКО.

Поставленная цель достигается также тем, что в состав каждого абонента введены: цифровой процессор данных с энергонезависимой памятью; приемник асинхронного канала с входным выводом; передатчик асинхронного канала с выходным выводом, при этом выводы данных интерфейса МКО соединены с первыми информационными выводами цифрового процессора данных, выход приемника асинхронного канала соединен с другим информационным выводом цифрового процессора данных, вход передатчика асинхронного канала соединен с третьим информационным выводом цифрового процессора, помимо этого входной вывод приемника асинхронного канала соединен с внешним входным выводом абонента для приема адресной информации, выходной вывод передатчика асинхронного канала соединен с выходным выводом абонента для передачи адресной информации, кроме того, для первого абонента, принятого как начало гирляндной цепочки, его входной вывод для приема адресной информации соединен с источником логического сигнала, предпочтительно, низкого уровня, выходной вывод первого абонента для передачи адресной информации соединен посредством сигнального провода с входным выводом для приема адресной информации второго абонента, выходной вывод которого для передачи адресной информации соединен посредством сигнального провода с входным выводом для приема адресной информации третьего абонента, и так далее соединяя между собой все абоненты МКО, образуя цепочечную структуру гирлянды.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ присвоения адресов абонентам МКО отличается наличием этапов, позволяющих абонентам последовательно передавать асинхронно п-разрядные адреса друг другу по однопроводной гирляндной цепи в соответствии с порядковым номером абонента в гирлянде, где за первый абонент принят абонент с нулевым логическим уровнем на выводе входа для соединения гирлянды, при этом центральный пункт управления осуществляет контроль этапов присвоения адресов абонентам МКО, также для реализации предложенного способа в состав каждого абонента введены: цифровой процессор данных с энергонезависимой памятью; приемник асинхронного канала с входным выводом; передатчик асинхронного канала с выходным выводом.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителями не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству. Сведений об известности отличительных признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

На фиг.1 представлена блок-схема алгоритма работы абонента по автоматическому присвоению ему адреса. На фиг.2 представлена блок-схема устройства для реализации способа автоматического присвоения адресов абонентам МКО данными.

Алгоритм работы по способу автоматического присвоения адресов абонентам МКО (фиг.1) состоит из показанных на фигуре этапов. Устройство для реализации предложенного способа (фиг.2) содержит центральный пункт управления 1 на основе компьютера с интерфейсом МКО 2, внешние выводы которого через среду передачи данных 3 объединены с внешними выводами интерфейсов МКО 4, выводы данных которых соединены с первыми информационными выводами абонентов 5 МКО, также состоящих из цифрового процессора данных 6 с энергонезависимой памятью 7, приемника последовательного асинхронного канала 8 и передатчика последовательного асинхронного канала 9, соответственно соединенных с информационными выводами цифрового процессора 6, при этом внешний входной вывод 10 абонента 5 является входным выводом приемника 8, тогда как внешний выходной вывод 11 абонента 5 является выходным выводом передатчика 9, для управления аппаратурными ресурсами абонента 5 выделены соответствующие шины 12 от цифрового процессора 6. Все абоненты 5 МКО соединены между собой однопроводной линией связи, образуя разомкнутую гирляндную цепочку, причем входной вывод 10 первого абонента начала гирлянды соединен с источником низкого логического уровня 13 (заземлен).

Предложенный способ автоматического присвоения адресов абонентам МКО работает следующим образом. Центральный пункт управления 1, выполненный на основе компьютера в формате PC-104, посредством интерфейса 2 через среду передачи 3, по двухпроводной линии интерфейса RS-485 мультиплексного канала обмена передает всем абонентам 5 безадресную команду инициализации присвоения адресов. Все абоненты 5 МКО по своим входным 10, выходным 11 выводам соответственно соединены между собой, образуя разомкнутую гирляндную цепочку, состоящую из абонентов 5. Первый абонент 5 начала гирлянды образован заземлением 13 входного вывода 10. После приема команды инициализации присвоения адресов (этап-a1 фиг.1) абоненты 5 устанавливают высокий логический уровень на выходном выводе 11 (этап а2). Затем абоненты 5 ожидают момента появления низкого логического уровня на входном выводе 10 (этап а3). Первый абонент гирляндной цепочки с заземленным выводом 10 начинает принимать последовательно бит за битом с помощью приемника асинхронного канала 8 n-разрядный нулевой код (этап а4), над полученным кодом осуществляется операция инкремента в цифровом процессоре 6 (этап а5). Полученный код адреса для первого абонента будет соответствовать единице (номер один). Следующим шагом является запоминание адреса абонента в энергонезависимую память 7 (этап а6), затем считывается адрес из памяти 7 (этап а7) и передается через интерфейс 4 в качестве адресной информации по МКО центральному пункту управления 1 (этап-а8) для организации им контроля исполнения присвоения адресов. Центральный пункт 1 через свой интерфейс 2 принимает адресную информацию абонента и помещает ее в память управляющего процессора. Первый абонент следующим шагом передает через передатчик асинхронного канала 9 последовательным кодом адресную информацию (номер один) следующему абоненту МКО - второму абоненту (этап а9). Второй абонент начинает прием адресной информации первого абонента цепочки с изменения уровня на входе 10 с высокого на низкий из-за присутствия в начале посылки стартового бита низкого уровня. Дальнейшее последовательное автоматическое присвоение адресов абонентам МКО и передача их по цепочке осуществляется повторением каждым абонентом этапов а3-а9 алгоритма. Центральный пункт управления 1, как ведущее устройство МКО, осуществляет контроль за прохождением процесса присвоения адресов по критериям временной непрерывности поступления адресной информации от абонентов и за изменением приращения номеров абонентов на единицу. Предлагаемый способ присвоения адресов абонентам МКО позволяет использовать минимальное количество проводников для адресации, не имеет проводной связи для ввода адресов с ведущим устройством - центральным пунктом управления 1, что дает возможность применения любой среды передачи информации, например радиоканала, оптической и т.д.

Источники информации

1. RU, 2214000 С2, G08B 26/00, H04L 12/403, 10.10.2003.

2. М.Гук. Аппаратные интерфейсы ПК; Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2003, с.432, 437.

1. Способ автоматического присвоения адресов абонентам мультиплексного канала обмена данными, содержащего центральный пункт управления на основе компьютера с интерфейсом мультиплексного канала обмена, множество абонентов с интерфейсами мультиплексного канала обмена в каждом абоненте, расположенных и организованных предпочтительно в пределах одного изделия или объекта и объединенных через интерфейсы мультиплексного канала обмена средой передачи данных, отличающийся тем, что способ состоит из следующих этапов:

выдачи от центрального пункта управления по мультиплексному каналу обмена всем абонентам общей безадресной команды инициализации автоматического присвоения адресов абонентам;

одновременного приема всеми абонентами мультиплексного канала обмена команды инициализации автоматического присвоения адресов;

«поиска» всеми абонентами мультиплексного канала первого абонента начала гирляндной цепочки, образованного из абонента и обнаружение его по признаку наличия, предпочтительно низкого логического уровня на одном соответствующем входном выводе первого абонента, когда на таком же входном выводе других абонентов присутствует высокий логический уровень;

асинхронного приема по входному выводу на определенной тактовой частоте первым абонентом гирляндной цепочки, n-разрядного нулевого двоичного кода и операции инкремента над полученным нулевым кодом, где полученный результирующий код с первым порядковым номером, является n-разрядным адресом первого абонента гирляндной цепочки (2ⁿ определяет количество абонентов в мультиплексном канале обмена);

записи полученной n-разрядной адресной информации в энергонезависимую память абонента;

считывания n-разрядной адресной информации из энергонезависимой памяти данного абонента и передача ее центральному пункту управления по интерфейсу мультиплексного канала обмена для контроля правильности процесса присвоения адресов и передача извлеченной из энергонезависимой памяти адресной информации следующему абоненту гирляндной цепочки через выходной вывод абонента последовательной асинхронной посылкой на определенной тактовой частоте;

асинхронного приема адресной информации по входному выводу на определенной тактовой частоте последующим абонентом гирляндной цепочки и дальнейшее повторение шагов; инкремента над полученной адресной информацией, записи адресной информации в энергонезависимую память, извлечения ее из энергонезависимой памяти, передачи адресной информации центральному пункту управления по мультиплексному каналу обмена и передачи следующему абоненту гирляндной цепочки адресной информации данного абонента через выходной вывод абонента последовательной асинхронной посылки на определенной тактовой частоте, при этом выходной вывод данного абонента соединен с входным выводом последующего абонента одним сигнальным проводом, образуя цепочечную структуру гирлянды из множества абонентов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап формирования и контроля массива адресов абонентов мультиплексного канала обмена в центральном пункте управления, последовательно поступивших от абонентов на этапах присвоения им адресов с целью их проверки:

возможного нарушения непрерывности во времени при исполнении команды присвоения адресов абонентами из-за обрыва сигнального провода гирляндной цепочки или отказа аппаратуры абонента гирляндной цепочки;

непрерывности следования порядковых номеров адресов с приращением на единицу в полученном массиве адресов.

3. Устройство автоматического присвоения адресов абонентам мультиплексного канала обмена данными, содержащее центральный пункт управления на основе компьютера с интерфейсом мультиплексного канала, множество абонентов с интерфейсами мультиплексного канала в каждом абоненте, расположенных и организованных предпочтительно в пределах одного изделия или объекта и объединенных через интерфесы мультиплексного канала обмена средой передачи данных, отличающееся тем, что в состав каждого абонента введены: цифровой процессор данных с энергонезависимой памятью; приемник асинхронного канала с входным выводом; передатчик асинхронного канала с выходным выводом, при этом выводы данных интерфейса мультиплексного канала абонента соединены с первыми информационными выводами цифрового процессора данных, выход приемника асинхронного канала соединен с другим информационным выводом цифрового процессора данных, вход передатчика асинхронного канала соединен с третьим информационным выводом цифрового процессора данных, кроме того, входной вывод приемника асинхронного канала соединен с внешним входным выводом абонента для приема адресной информации, выходной вывод передатчика асинхронного канала соединен с выходным выводом абонента для передачи адресной информации, помимо этого для первого абонента, принятого как начало гирляндной цепочки его входной вывод для приема адресной информации соединен с источником логического сигнала, предпочтительно низкого уровня, выходной вывод первого абонента для передачи адресной информации соединен посредством сигнального провода с входным выводом для приема адресной информации второго абонента, выходной вывод которого для передачи адресной информации соединен посредством сигнального провода с входным выводом для приема адресной информации третьего абонента, и так далее, соединяя между собой все абоненты мультиплексного канала обмена данными, образуя цепочечную структуру гирлянды.