一种拓扑网络及动态地址初始化方法

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种拓扑网络及动态地址初始化方法。

背景技术

随着社会的发展，电子器件的种类愈加丰富。在很多场景下，单个电子器件将不能满足用户的需求，需要将多个电子器件组合为拓扑网络，在拓扑网络的协调下，多个电子器件协同工作。以拓扑网络中的车载音频网络(AAN，Automotive Audio Network)作为示例，车载音频网络是用于汽车音频设备之间互联的串行通信网络，串联起车机单元(HeadUnit)、数字麦克风、收音机、功放(PA)以及紧急通话(E-Call/Telematics)模块等汽车电子器件的拓扑网络。

车载音频网络中的拓扑结构并非固定不变的，车载音频网络中的主节点设备和普通节点设备会随着车载器件的状态而发生变化，要求多节点车载音频网络能够灵活应对此类节点数量和设备地址的变化，从而保证分布式多节点车载音频网络可以准确推断总线上的普通节点总数和其设备地址。这也成为了本领域技术人员所持续关注的一个难题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种拓扑网络及动态地址初始化方法，以至少部分改善上述问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种拓扑网络，所述拓扑网络包括主节点设备和至少1个普通节点设备，所述主节点设备和所述至少1个普通节点设备依次连接；

所述主节点设备和所述普通节点设备用于在上电后，通过下游端口发送初始化请求帧；

所述普通节点设备用于在获取到所述初始化请求帧的反馈结果时，依据所述反馈结果确定其自身的动态地址；

其中，所述反馈结果包括下游端口响应超时或下游端口悬空或下游设备的初始化响应确认帧，所述下游设备的初始化响应确认帧包括下游设备的动态地址；

所述普通节点设备还用于依据其自身的动态地址生成对应的初始化响应确认帧，并将生成的初始化响应确认帧通过上游端口传输给上游设备；

所述主节点设备还用于在接收到对应的下游设备的初始化响应确认帧后，基于所述下游设备的动态地址确定拓扑网络中的节点设备数量和各个节点设备的动态地址。

可选地，所述普通节点设备部署有端口状态检测电路，所述普通节点设备还用于在上电后，通过所述端口状态检测电路确定其下游端口是否悬空。

可选地，所述普通节点设备还用于在通过下游端口发送初始化请求帧后，若超过第一预设时长未接收到对应的下游设备的初始化响应帧，则确定下游端口响应超时；

其中，所述初始化响应帧包括初始化响应等待帧和初始化响应确认帧。

可选地，所述主节点设备和所述普通节点设备还用于在接收到上游设备传输的初始化请求帧后，每隔第二预设时长，向对应的上游设备反馈初始化响应等待帧，直至将生成的初始化响应确认帧通过上游端口传输给上游设备。

可选地，所述主节点设备和所述普通节点设备部署有响应定时器，所述响应定时器用于计时。

可选地，所述拓扑网络为串行拓扑网络，所述主节点设备的下游端口连接于第一个普通节点设备的上游端口，第i个普通节点设备的上游端口连接于第i-1个普通节点设备的下游端口，第n个普通节点设备的下游端口悬空，2≤i≤n，n为所述普通节点设备的数量。

可选地，所述拓扑网络为环形拓扑网络，所述主节点设备的下游端口连接于第一个普通节点设备的上游端口，第i个普通节点设备的上游端口连接于第i-1个普通节点设备的下游端口，第n个普通节点设备的下游端口连接于所述主节点设备的上游端口，2≤i≤n，n为所述普通节点设备的数量。

第二方面，本申请实施例提供一种拓扑网络动态地址初始化方法，应用于上述的拓扑网络，所述方法包括：

所述主节点设备和所述普通节点设备在上电后，向通过下游端口发送初始化请求帧；

所述普通节点设备在获取到所述初始化请求帧的反馈结果时，依据所述反馈结果确定其自身的动态地址；

其中，所述反馈结果包括下游端口悬空信息或下游设备的初始化响应确认帧，所述下游设备的初始化响应确认帧包括下游设备的动态地址；

所述普通节点设备依据其自身的动态地址生成对应的初始化响应确认帧，并将生成的初始化响应确认帧通过上游端口传输给上游设备；

所述主节点设备在接收到对应的下游设备的初始化响应确认帧后，基于所述下游设备的动态地址确定拓扑网络中的节点设备数量和各个节点设备的动态地址。

可选地，所述普通节点设备部署有端口状态检测电路，所述方法还包括：

所述普通节点设备在上电后通过所述端口状态检测电路确定其下游端口是否悬空。

可选地，所述方法还包括：

所述普通节点设备部署在通过下游端口发送初始化请求帧后，若超过第一预设时长未接收到对应的下游设备的初始化响应帧，则确定下游端口响应超时；

其中，所述初始化响应帧包括初始化响应等待帧和初始化响应确认帧。

相对于现有技术，本申请实施例所提供的一种拓扑网络及动态地址初始化方法，包括主节点设备和至少1个普通节点设备，主节点设备和至少1个普通节点设备依次连接；主节点设备和普通节点设备用于在上电后，通过下游端口发送初始化请求帧；普通节点设备用于在获取到初始化请求帧的反馈结果时，依据反馈结果确定其自身的动态地址；普通节点设备还用于依据其自身的动态地址生成对应的初始化响应确认帧，并将生成的初始化响应确认帧通过上游端口传输给上游设备；主节点设备还用于在接收到对应的下游设备的初始化响应确认帧后，基于下游设备的动态地址确定拓扑网络中的节点设备数量和各个节点设备的动态地址。各个节点设备在上电后，直接通知下游设备进行初始化确认，不需要等待主节点设备的广播报文，从而可以快速稳定的推断总线上的普通节点设备总数和其设备地址，缩短初始化时间。因为采用动态地址分配的方式，还可以解决因节点增删导致静态地址冲突所引起的系统初始化失败的问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的车载音频网络的拓扑结构示意图；

图2为本申请实施例提供的串行拓扑网络的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的环形拓扑网络的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的初始化过程示意图；

图5为本申请实施例提供的拓扑网络动态地址初始化方法的流程示意图。

图中：11-主节点设备；12-普通节点设备。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的车载音频网络的拓扑结构示意图。应理解，车载音频网络中的拓扑结构并非固定不变的，车载音频网络中的主节点设备和普通节点设备会随着车载器件的状态而发生变化，要求多节点车载音频网络能够灵活应对此类节点数量和设备地址的变化，从而保证分布式多节点车载音频网络可以准确推断总线上的普通节点总数和其设备地址。

常规做法为：主节点设备通过广播的方式将命令通过串行线依次发送给各普通节点设备，各普通节点收到广播命令后再依次将各自的静态设备地址发送给主节点设备，从而保证主节点设备可以推断出连接在总线上的普通节点设备总数和其设备地址。但在该种方式下，如果普通节点设备数量过多，末端普通节点设备需要很长时间才能接收到主节点设备发出的广播命令，末端普通节点设备需要很长时间才能将其设备地址传递给主节点设备，导致整个系统需要花费更多时间进行初始化。并且普通节点设备地址是静态地址时，很容易因为节点设备增加产生节点识别冲突，即节点设备对应的静态地址冲突，导致需要额外的软件开销来保证整个音频系统可以正确地初始化。

为了克服以上问题，本申请实施例提供了一种拓扑网络。请参考图2和图3，图2为本申请实施例提供的串行拓扑网络的结构示意图，图3为本申请实施例提供的环形拓扑网络的结构示意图。

如图2和图3所示，拓扑网络包括主节点设备11和至少1个普通节点设备12，主节点设备11和至少1个普通节点设备12依次连接。

可选地，如图2所示，拓扑网络为串行拓扑网络，主节点设备11的下游端口连接于第一个普通节点设备12(即图2中的1号普通节点设备)的上游端口，第i个普通节点设备12的上游端口连接于第i-1个普通节点设备12的下游端口，第n个普通节点设备12(即图2中的3号普通节点设备)的下游端口悬空，2≤i≤n，n为普通节点设备的数量。

可选地，如图3所示，拓扑网络为环形拓扑网络，主节点设备11的下游端口连接于第一个普通节点设备12(即图3中的1号普通节点设备)的上游端口，第i个普通节点设备12的上游端口连接于第i-1个普通节点设备12的下游端口，第n个普通节点设备12(即图3中的3号普通节点设备)的下游端口连接于主节点设备11的上游端口，2≤i≤n，n为普通节点设备的数量。

需要说明的是，图2和图3中以n＝3作为示例进行说明，但并不以此作为限定。

应理解，图2和图3所示的拓扑网络可以但不限定为车载音频网络，当其为车载音频网络时，普通节点设备12通过本地端口所连接的其他设备可以但不限定为数字麦克风、收音机、功放(PA)以及紧急通话(E-Call/Telematics)。主节点设备11通过本地端口所连接的主控设备可以但不限定为车机单元(Head Unit)。

本申请实施例提供的拓扑网络在进行初始化时，保证拓扑网络中的主节点设备可以快速稳定的推断总线上的普通节点设备总数和其设备地址，缩短初始化时间，还可以解决因节点增删导致静态地址冲突所引起的系统初始化失败的问题。具体地，请参考图4，图4为本申请实施例提供的初始化过程示意图。

主节点设备11和普通节点设备12用于在上电后，通过下游端口发送初始化请求帧。

应理解，拓扑网络中的任一节点设备上电之后，通过其下游端口发送包含初始化信息的控制帧，即初始化请求帧。总线上所有节点设备必须在系统上电之后TSTART时间之内，发出初始化请求帧，并作好准备响应初始化响应帧，初始化响应帧包括初始化响应等待帧和初始化响应确认帧。

请参考下表1和下表2，下表1展示一种可能的初始化请求帧结构。

表1

下表2为表1所示的初始化请求帧的结构说明。

表2

普通节点设备12还用于在获取到初始化请求帧的反馈结果时，依据反馈结果确定其自身的动态地址。

其中，反馈结果包括下游端口响应超时或下游端口悬空或下游设备的初始化响应确认帧，下游设备的初始化响应确认帧包括下游设备的动态地址。

可选地，下游设备为与其下游端口连接的节点设备；上游设备为与其上游端口连接的节点设备。例如主节点设备11的下游设备为1号普通节点设备12，1号普通节点设备12为2号普通节点设备的上游设备。

需要说明的是，如果普通节点设备12在通过下游端口发送初始化请求帧之前，能够确定其下游端口悬空，则不需要向下游端口发送初始化请求帧，可以直接确定其自身的动态地址。

可选地，请参考图2，如图2中的3号普通节点设备12的下游端口悬空。在此种情况下，3号普通节点设备12可以确定其对应的动态地址为第一约定地址，例如但不限定为第一约定地址＝1。

在一种可选的实现方式中，3号普通节点设备12的下游端口连接于4号普通节点设备12上游端口，3号普通节点设备12在上电后，向下游端口发送初始化请求帧，且在第一预设时长(T

可选地，请参考图3，如图3中的3号普通节点设备12的下游端口连接于主节点设备11的上游端口，即主节点设备11为3号普通节点设备12的下游设备。主节点设备11的动态地址为第二约定地址，例如但不限定为第二约定地址＝0。主节点设备11在获取到3号普通节点设备12传输的送初始化请求帧时，主节点设备11通过其上游端口向3号普通节点设备12反馈其对应的初始化响应确认帧。主节点设备11所反馈的初始化响应确认帧包含主节点设备11所对应的第二约定地址。3号普通节点设备12在获取到包含第二约定地址的初始化响应确认帧时，可以确定其对应的动态地址为第一约定地址，例如但不限定为第一约定地址＝1。

请参考图4，假设3号普通节点设备12向2号普通节点设备12所反馈的初始化响应确认帧中的动态地址＝1时。2号普通节点设备12对接收到的初始化响应确认帧进行解析，确定其下游设备的动态地址＝1，2号普通节点设备12可以在动态地址＝1的基础上，按照预设的变化规律进行调整，从而得到2号普通节点设备12其自身的动态地址，例如其自身的动态地址＝2。同理，其他普通节点设备12在获取到下游设备反馈的初始化响应确认帧后，均可以确定其自身的动态地址。

需要说明的是，预设的变化规律可以但不限定为+1、+2以及+3等等，还可以为字母组合跳变规律，在此不做限定。

普通节点设备12还用于依据其自身的动态地址生成对应的初始化响应确认帧，并将生成的初始化响应确认帧通过上游端口传输给上游设备。

应理解，普通节点设备12通过层层递进的方式，最终有主节点设备11的下游设备(例如1号普通节点设备12)反馈初始化响应确认帧至主节点设备11。

主节点设备11还用于在接收到对应的下游设备的初始化响应确认帧后，基于下游设备的动态地址确定拓扑网络中的节点设备数量和各个节点设备的动态地址。

应理解，每个节点设备只向上游端口发送当前节点设备的动态地址。主节点设备11在确定拓扑网络中的节点设备数量和各个节点设备的动态地址之后，表示拓扑网络的初始化操作结束。本申请方案中，各个节点设备在上电后，直接通知下游设备进行初始化确认，不需要等待主节点设备11的广播报文，从而可以快速稳定地推断总线上的普通节点设备总数和其设备地址，缩短初始化时间。因为采用动态地址分配的方式，还可以解决因节点增删导致静态地址冲突所引起的系统初始化失败的问题。

可选地，请参考下表3和下表4，下表3展示一种可能的初始化响应确认帧结构。

表3

下表4为表3所示的初始化响应确认帧的结构说明。

表4

在一种可选的实施方式中，普通节点设备12部署有端口状态检测电路，普通节点设备12还用于在上电后，通过端口状态检测电路确定其下游端口是否悬空。

需要说明的是，普通节点设备12在确定其下游端口悬空时，则不需要再继续等待下游端口反馈初始化响应帧，直接确定其自身的动态地址，并向上游设备反馈初始化响应确认帧，可以进一步节省初始化时长。

在一种可选的实施方式中，主节点设备11和普通节点设备12部署有响应定时器，响应定时器用于计时。

在一种可选的实施方式中，普通节点设备12还用于在通过下游端口发送初始化请求帧后，若超过第一预设时长未接收到对应的下游设备的初始化响应帧，则确定下游端口响应超时。

其中，初始化响应帧包括初始化响应等待帧和初始化响应确认帧。

例如，图4中的3号普通节点设备12在等待第一预设时长(T

可选地，普通节点设备12在通过下游端口发送初始化请求帧后，启动其本地的响应定时器，开始计时，若在响应定时器计时超过第一预设时长时，任然未收到任何初始化响应帧，则确定下游端口响应超时。若在第一预设时长内，普通节点设备12接收到下游设备反馈的初始化响应等待帧时，重置其本地的响应定时器，重新开始计时。若在第一预设时长内，普通节点设备12接收到下游设备反馈的初始化响应确认帧时，则可以停止计时，并基于下游设备反馈的初始化响应确认帧获取下游设备的动态地址。

为了避免下游设备和上游设备出现超时的情况，本申请实施例还提供了一种可选的实施方式，具体请参考图4。

主节点设备11和普通节点设备12还用于在接收到上游设备传输的初始化请求帧后，每隔第二预设时长(T

如图4所示，2号普通节点设备12和1号普通节点设备12在接收到初始化请求帧，且未反馈初始化响应确认帧之前，每隔第二预设时长(T

可选地，在节点设备从其上游端口收到初始化请求帧之后，启动本地的响应定时器。响应定时器达到响应定时第二预设时长(T

可选地，请参考下表5和下表6，下表5展示一种可能的初始化响应确认帧结构。

表5

下表6为表5所示的初始化响应等待帧的结构说明。

表6

需要说明的是，在本申请方案中，主节点设备11的动态地址可以固定为第二约定地址，例如但不限定为0。

综上所述，本申请实施例提供了一种拓扑网络，包括主节点设备和至少1个普通节点设备，主节点设备和至少1个普通节点设备依次连接；主节点设备和普通节点设备用于在上电后，通过下游端口发送初始化请求帧；普通节点设备用于在获取到初始化请求帧的反馈结果时，依据反馈结果确定其自身的动态地址；普通节点设备还用于依据其自身的动态地址生成对应的初始化响应确认帧，并将生成的初始化响应确认帧通过上游端口传输给上游设备；主节点设备还用于在接收到对应的下游设备的初始化响应确认帧后，基于下游设备的动态地址确定拓扑网络中的节点设备数量和各个节点设备的动态地址。各个节点设备在上电后，直接通知下游设备进行初始化确认，不需要等待主节点设备的广播报文，从而可以快速稳定的推断总线上的普通节点设备总数和其设备地址，缩短初始化时间。因为采用动态地址分配的方式，还可以解决因节点增删导致静态地址冲突所引起的系统初始化失败的问题。

应当理解的是，图2和图3所示的结构仅为拓扑网络的部分的结构示意图，拓扑网络还可包括比图2和图3中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2和图3所示不同的配置。图2和图3中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

本申请实施例提供的一种拓扑网络动态地址初始化方法，可以但不限于应用于图2和图3所示的拓扑网络，具体的流程，请参考图5，拓扑网络动态地址初始化方法包括：S101、S102、S103以及S104，具体阐述如下。

S101，主节点设备和普通节点设备在上电后，通过下游端口发送初始化请求帧。

S102，普通节点设备在获取到初始化请求帧的反馈结果时，依据反馈结果确定其自身的动态地址。

其中，反馈结果包括下游端口悬空信息或下游设备的初始化响应确认帧，下游设备的初始化响应确认帧包括下游设备的动态地址。

S103，普通节点设备依据其自身的动态地址生成对应的初始化响应确认帧，并将生成的初始化响应确认帧通过上游端口传输给上游设备。

S104，主节点设备在接收到对应的下游设备的初始化响应确认帧后，基于下游设备的动态地址确定拓扑网络中的节点设备数量和各个节点设备的动态地址。

在一种可选的实施方式中，普通节点设备部署有端口状态检测电路，拓扑网络动态地址初始化方法还包括：

普通节点设备在上电后通过端口状态检测电路确定其下游端口是否悬空。

在一种可选的实施方式中，拓扑网络动态地址初始化方法，还包括：

普通节点设备在通过下游端口发送初始化请求帧后，若超过第一预设时长未接收到对应的下游设备的初始化响应帧，则确定下游端口响应超时；

其中，初始化响应帧包括初始化响应等待帧和初始化响应确认帧。

在一种可选的实施方式中，拓扑网络动态地址初始化方法，还包括：

主节点设备和普通节点设备还用于在接收到上游设备传输的初始化请求帧后，每隔第二预设时长，向对应的上游设备反馈初始化响应等待帧，直至将生成的初始化响应确认帧通过上游端口传输给上游设备。

需要说明的是，本实施例所提供的拓扑网络动态地址初始化方法，其可以执行上述拓扑网络实施例所示的功能用途，以实现对应的技术效果。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。