一种带总线冲突检测的直流载波通信电路及通信方法

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种带总线冲突检测的直流载波通信电路及通信方法。

背景技术

在自动仓库管理系统中，每个库位都需要至少一个LED指示灯，用于指示库位状态，以及多个检测装置，用于检测当前库位是否有物品存入；指示灯要能够接受来自主机的亮灯命令，亮出指定的颜色；当检测装置检测到，有物品存入或拿出，需要立即将状态上发到主机；每个库位为一个从机；每个库位均需要供电以及和主机通信，现有技术通常采用如下几种方案：

1.采用有线的通信方式，常用的有TTL,RS485,CAN总线；采用有线的方式，在施工安装的时候，除了电源线外还要多加一组通信线,增加施工难度；

2.采用数据转发的方式，也需要通信线，当其中一个从机出现损坏，会导致后续全部从机均不能正常工作；

3.采用现有直流载波通信，数据下发采用电压方式，数据上发采用电流方式，当从机节点过多从而电流增大，从机自身的电流突变，均会对总线上的电流产生影响，从而影响数据传输，容易导致数据丢失；现有的直流载波通信，主机采用轮询的方式获取从机的数据，当从机过多的话会造成较大的延时；现有的直流载波通信，多个从机的地址设定，需要通过拨码开关短接或者内置固定地址的方式，不方便现场进行地址分配，容易混淆。

为了在施工安装的时候可以省去通信线；当其中一个节点损坏，不会影响其它节点；避免从机自身的电流突变对通信造成的影响；避免从机的数量增加造成数据延时；便于按顺序分配地址，为此我们提出一种带总线冲突检测的直流载波通信电路及通信方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带总线冲突检测的直流载波通信电路及通信方法，在施工安装的时候可以省去通信线；当其中一个节点损坏，不会影响其它节点；避免从机自身的电流突变对通信造成的影响；避免从机的数量增加造成数据延时；便于按顺序分配地址。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带总线冲突检测的直流载波通信电路，包括主机、两条直流载波供电线以及多个从机，所述主机通过两条直流载波供电线与多个从机连接；所述主机和从机均包括降压电路，单片机，通信电路。

作为本发明的一种优选的技术方案，还包括两条直流载波总线，所述主机通信电路与从机通信电路通过两条直流载波总线连接。

作为本发明的一种优选的技术方案，还包括外部供电正极、外部供电负极，且外部供电正极接入主机VCC，外部供电负极接入直流载波总线的Bus-。

本发明还公开了一种带总线冲突检测的直流载波通信电路的通信方法，所述方法如下：

作为本发明的一种优选的技术方案，主机通过直流载波总线发送查询命令，当从机收到查询命令，如果自身有数据需要上发，则首先上发自身地址，然后发送需要上发的数据；发送自身地址的过程中同时监控直流载波总线数据状态，如果发现有数据冲突，则立即停止发送，如果有多个从机都有数据需要上发时，自身地址值最小的从机能够抢占到直流载波总线，从而将自身的数据上发给主机；主机收到数据后立即给出反馈。

作为本发明的一种优选的技术方案，当有多个从机连接在整个直流载波总线中，每个从机需要分配一个唯一的地址。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述主机每间隔一段时间通过直流载波总线发送地址设定命令，地址设定命令包含待设定的地址信息i。

作为本发明的一种优选的技术方案，被触发的从机如果收到直流载波总线发送的地址设定命令，则将自身地址设为i并将此地址保存，然后反馈信号给主机，从机上设置有一个触发从机的按键。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)利用直流供电线路进行通信数据传输，在施工安装的时候可以省去通信线；

(2)总线通信方式,当其中一个节点损坏，不会影响其它节点；

(3)当从机过多而电流增大，以及从机自身的电流突变不会对通信造成影响；

(4)总线具备总线冲突检测,当从机上发数据的时候，从机能够同时监控到总线数据变化，如果发现冲突，可以立即停止发送；

(5)当从机有数据需要上发的时候，数据能立即发送到主机，不会因为从机的数量增加而增加数据延时；

(6)能够方便的按顺序分配地址。

附图说明

图1为本发明的主机和多个从机连接结构示意图；

图2为本发明的主机通信电路、从机通信电路连接结构示意图；

图3为本发明的数据下发结构示意图；

图4为本发明的数据上发结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，主机通过两条直流载波供电线与多个从机连接，主机为每个从机供电，同时用做通信线路。

主机和从机均包含降压电路，单片机，通信电路；

如图2所示，图左边为主机的通信电路，右边为从机通信电路,之间通过两条直流载波总线连接。

如图2所示，外部供电的正极接入主机VCC，为主机供电，通过Q1开关管可以给直流载波总线总线供电，通过R1给直流载波总线的Bus+上拉至VCC，外部供电的负极接入直流载波总线的Bus-，Bus+和Bus-为直流载波总线总线的正负极，接入从机，为从机供电，同时做通信用。

如图2所示，主机部分：Tx1为单片机输出端口，控制开关管Q4，经过电阻R2控制开关管Q1；Tx2为单片机输出端口，控制开关管Q5,Bus+为直流载波总线正极，经过电阻R4控制开关管Q2,开关管Q2的集电极Rx1接入单片机输入口。

如图2所示，从机部分：Bus+为直流载波总线正极，经过电阻R5控制开关管Q6,开关管Q6的集电极Rx接入单片机输入口，Tx为单片机输出端口，控制开关管Q3，Bus+经过D1接到电容C1，给从机供电。

如图2所示，主机通信电路：主机的单片机将Tx1设为高电平，而开启Q4开关管，经过R2开启Q1开关管，VCC通过Q1给直流载波总线供电，视为高电平；主机的单片机关闭Q1然后将Tx2设为高电平开启Q5，将直流载波总线的Bus+拉低，视为低电平；主机的单片机关闭Q1并且关闭Q5，视为主机释放直流载波总线，主机VCC通过电阻R1将直流载波总线电压上拉为高电平，此时从机可以通过Q3将总线电压拉低为低电平，总线的Bus+通过R4控制开关管Q2，开关管Q2的集电极Rx1接入主机的单片机输入口，主机的单片机能监测到总线上的电平变化。

如图2所示，从机通信电路：从机直流载波总线的Bus+通过二极管D1给电容C1储电，电容C1上的电接降压电路给整个从机供电，直流载波总线的Bus+通过R5控制开关管Q6，Rx接入单片机输入口，单片机能监测到直流载波总线上的电平变化，单片机将Tx设为高电平，通过Q3将直流载波总线的Bus+拉低，视为低电平。

如图2所示，从机具备直流载波总线冲突检测功能，主机的单片机关闭Q1并且关闭Q5，即主机释放直流载波总线时，从机关闭Q3，主机VCC通过电阻R1将直流载波总线电压上拉为高电平，从机开启Q3，则直流载波总线被设为低电平，此时如果多个从机同时开启Q3，则直流载波总线仍然为低电平，此时如果有多个从机，从机X开启Q3将总线设为低电平，而从机Y未开启Q3，直流载波总线仍然为低电平；从机X通过Q6检测到直流载波总线电平与自身发出的电平相符，可以继续发送；从机Y通过Q6检测到直流载波总线电平与自身发出的电平不符，从而立即停止发送。

在数据下发的过程中，如图3所示，主机先开启Q5将直流载波总线拉低一段时间t1，然后关闭Q5开启Q1，将直流载波总线设为高电平给直流载波总线供电一段时间t2；常规的：t1t2表示数据1。

在数据上发的过程中，如图4所示，主机先开启Q5将直流载波总线拉低一段时间t1，然后关闭Q5释放直流载波总线一段时间t2，再开启Q1设为高电平给直流载波总线供电一段时间t3；从机在t2过程中上发数据，在t2过程中，如果从机Q3导通直流载波总线为低电平，如果从机Q3不导通，则直流载波总线由主机的R1上拉至高电平，常规的：在t2过程中直流载波总线为低电平表示数据0，直流载波总线为高电平表示数据1，在t2过程中,从机通过Q6监控直流载波总线，如果从机未开启Q3，而直流载波总线仍然为低电平，则说明有别的从机也在发送数据，从而停止发送。

在通信过程中，主机通过直流载波总线发送查询命令，当从机收到查询命令，如果自身有数据需要上发，则首先上发自身地址，然后发送需要上发的数据；发送自身地址的过程中同时监控直流载波总线数据状态，如果发现有数据冲突，则立即停止发送，如果有多个从机都有数据需要上发时，自身地址值最小的从机能够抢占到直流载波总线，从而将自身的数据上发给主机；主机收到数据后立即给出反馈，从机收到反馈则说明此数据上传成功，不再上传此数据；如果主机未收到任何数据，则说明没有从机有数据需要上发，可以间隔一段时间后再重复该过程。

当有多个从机连接在整个直流载波总线中，每个从机需要分配一个唯一的地址；当需要为每个从机分配地址时，主机将待设定的地址设为i，常规的i＝0；

主机每间隔一段时间通过总线发送地址设定命令，地址设定命令包含待设定的地址信息i。

触发从机，被触发的从机如果收到直流载波总线发送的地址设定命令，则将自身地址设为i并将此地址保存，然后反馈信号给主机，常规的，从机上有一按键，人工按下此按键即为触发从机。

如果主机收到从机的反馈信号，说明地址设定成功，将待设定的地址加1，i＝i+1；然后触发下一从机，对下一从机进行地址设定，直至全部从机地址设定完成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。