CN103139320A - 将标识码指定给网络中的设备的方法 - Google Patents

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Abstract

一种将标识码指定给连接在网络中的多个设备的方法包括以下步骤：(a)连接这些设备，使其各自的开关处于从第一设备到第二设备等等的串联电路中，及其各自的控制器在相应开关的上游位置与该串联电路的相邻节点相连；(b)打开所有开关；(c)在串联电路的头端为其提供一个包含了标识码的信号；(d)第一设备的控制器接收并储存该标识码，由此将该标识码指定给第一设备；(e)然后，第一设备的控制器闭合相应的开关，以便将串联电路扩展到下一个设备；(f)第一设备的控制器向串联电路发送一个应答；以及(g)继续为从第二设备开始的每一个剩余设备重复步骤(c)到(f)，以便将不同的标识码相继指定给从第二个设备开始的每一个剩余设备。

Description

将标识码指定给网络中的设备的方法
技术领域
本发明涉及一种将标识码指定给连接在网络中的多个设备的方法。
背景技术
DMX512(即具有512条信息的数字复用)是一个用于数字通信网络的标准协议。它被广泛地应用在了某些产业中，尤其是舞台灯光产业。RDM(即远程设备管理)是DMX512的协议增强，它允许在每一个单独的设备与主控制器之间进行双向通信。并且它允许每一个单独的设备向主控制器反向报告当前状态，例如温度和功耗等等。
DMX512的网络架构是以EIA-485为基础的，所述EIA-485是一个定义了在平衡数字多点***中使用的驱动器和接收机的电子特性的标准。它支持双向数字通信。链接在***中的每个设备都具有唯一的标识地址或ID码，以便在单独的设备与主控制器之间发送和接收命令和数据。在安装过程中，有必要为链接在***中的每个单独的设备指定唯一的ID码，其中所述指定是通过设置某些DIP开关或者将所述ID码编程到EEPROM中进行的。这种处理会使所述安装非常冗长和耗时。
本发明试图通过提供一种将标识码指定给网络中连接的多个设备的全新或者在其他方面改进的方法来缓解或者至少减轻这种问题。
发明内容
根据本发明的第一个方面，在这里提供了一种将标识码指定给连接在网络中的多个设备的方法，其中每一个设备都包括控制器、存储器和开关，所述方法包括以下步骤：
(a)连接这些设备，其中所述设备的开关处于从第一设备到第二设备等等的串联电路中，并且其控制器在相应开关的上游位置与该串联电路的相邻节点相连，所述串联电路具有一个包含了第一设备的所述节点的头端；
(b)确保所有开关都处于打开的位置；
(c)在所述串联电路的头端为其提供一个包含了标识码的信号；
(d)第一设备的控制器接收该标识码，然后将其存入相应的存储器，由此将该标识码指定给了第一设备；
(e)然后，第一设备的控制器闭合相应的开关，以便将串联电路扩展到下一个设备；
(f)当在步骤(d)中将标识码存入存储器之后，第一设备的控制器向串联电路发送一个应答；以及
(g)继续为从第二设备开始的每一个剩余设备重复步骤(c)到(f)，以便将不同的标识码相继指定给从第二个设备开始的每一个剩余设备。
优选地，步骤(b)包括打开所有开关。
优选地，所述开关是常位闭合的，并且步骤(b)包括在串联电路的头端向其提供一个命令，以及作为响应，所有设备的控制器都打开相应的开关。
更为优选的是，步骤(b)包括：所有设备的控制器都在打开相应的开关之前清除相应的存储器。
优选地，步骤(d)包括：只有在存储器没有保持标识码的时候，第一设备的控制器才会将标识码存储在存储器中。
优选地，步骤(d)包括：第一设备的控制器检查相应存储器是否保持标识码，并且只有当存储器没有保持标识码的时候才会将标识码存储在存储器中。
更为优选的是，步骤(d)包括：当存储器中已经保持了标识码时，第一设备的控制器抑制在存储器中存储标识码。
优选地，只有在串联电路中接收到步骤(f)的应答的时候，步骤(c)才会被执行。
更为优选的是，只有在超时时段以内在串联电路中接收到步骤(f)的应答的时候，步骤(c)才会被执行，并且当超时时段终止时，如果没有所述应答，则该方法将会终止。
优选地，步骤(g)涉及每一个通过闭合开关连接到串联电路的设备，包括第一设备。
在一个优选实施例中，该方法包括：在所述串联电路的头端连接一个主控制器，以便执行步骤(c)。
在一个特定排列中，每一个设备都具有一对同时工作的所述开关，这些开关在步骤(a)中连接到并行延伸的相应的所述串联电路。
优选地，每一个开关都是由螺线管式继电器提供的。
优选地，步骤(g)包括渐进地从一个设备向着下一个设备改变标识码。
优选地，每一个控制器都是由MCU提供的。
优选地，每一个存储器都是由EEPROM提供的。
附图说明
现在将对本发明进行了更详尽的描述，其中所述描述仅仅作为示例并且是参考附图进行的，其中：
图1A和1B合在一起示出了根据本发明来将标识码指定给连接在网络中的多个设备的方法实施例操作的操作流程图；
图2是图1A和1B的方法所要作用于的设备网络的功能框图；
图3是与图2一样的功能框图，它显示的是设备在方法开始时的初始状况；
图4是图3的功能框图之后的功能框图，它显示的是第一设备在被指定了标识码之后的状况变化；
图5是图4的功能框图之后的功能框图，它显示的是第二设备等等在被指定了标识码之后的状况变化。
具体实施方式
参考图1A和1B以及2-5，这些附图示出的是一种用于将标识或ID码指定给连接在网络100中的多个设备10来实现本发明的方法，并且还显示了设备10的网络100。为了简单起见，在这里仅仅描述了网络100中的第一设备10.1，第二设备10.2，第三设备10.3(仅仅在虚线轮廓中)以及第n个设备10.N，其中包括在头端109与网络100相连的主控制器90。在下文中将该方法称为自动寻址方法。
在这个特定实施例中，网络100实施的是一种在商业或住宅建筑物中使用的智能灯光控制***，其中设备10被安装在建筑物的不同楼层和/或位置，每一个设备都与由白炽灯泡、荧光灯管或LED灯提供的电照明单元30相连并控制其操作，以便进行照明。主控制器90可以由位于管理办公室并且安装了恰当软件的计算机和服务器提供，以便执行中央控制。
每一个设备10都引入了多个组件，即内置了EEPROM(电可擦写可编程只读存储器)12的MCU控制器11，电源驱动器13，传感部件14以及螺线管继电器20。
MCU控制器11可以通过备选的选项来实施，例如与其他设备组件相连以便由此进行控制的微处理器控制单元，微控制器单元，微控制单元或微计算机单元。它被编程成执行多种不同的功能和控制，其中包括自动寻址方法的不同步骤。EEPROM 12是一个用于存储ID码或地址的内部可擦写存储器，其中设备10乃至相关联的照明单元30是通过参考所述ID码或地址而被标识和接入的。
电源驱动器13驱动与之相连的相关联的照明单元30，并且可以包括通过调节/转换主电源来驱动照明单元30的电压调节器。
传感部件14提供了一个用于连接外部传感器40的端口，以便感测与照明单元30的操作相关联的某个参数。举个例子，该传感器40可以是用于感测照明单元30的工作温度的温度探针，或是用于感测照明单元30的加载电流的电流线圈。这种温度或电流指示的是照明单元30的工作状况或状态，并且是由MCU 11监视的。响应于过热或过流之类的异常或故障状况，MCU控制器11将会相应地禁用电源驱动器13来切断照明单元30和/或反馈一个警报信号来通告主控制器90。
螺线管继电器20是一个常位闭合的双极螺线管继电器，它引入了一对第一和第二开关21和22，以及一个用于同时操作即打开和闭合纵排的开关21和22的螺线管线圈23。该螺线管线圈23与MCU控制器11相连，以便由此进行控制。
DMX512协议被用于主控制器90与位于不同远端位置的不同设备10的MCU控制器11之间的双向通信。依照DMX512协议，主控制器90可以借助相应的设备10(即10.1到10.512)来控制多达512个照明单元30，其中每一个照明单元30都可被控制，以便以255个不同的光强度等级中的选定等级来进行照明或是关闭。每一个照明单元30的光强度是借助相关联的电源驱动器13控制的，其中该驱动器包括可以借助脉冲宽度调制(PWM)操作的逻辑灯调光器。
在数据链路层，DMX512控制器(例如主控制器90)以250千波特的速率来传送采用了具有一个起始比特、八个数据比特、两个停止比特且没有奇偶位的数据格式的异步串行数据。分组的开端是用一个中断表示的，其后跟随了一个名为“中断后标记”的逻辑“标记”。所述中断通告是一个分组的末端以及另一个分组的开端，所述中断促使接收机开始进行接收，并且还充当了分组内部的数据字节的帧(位置基准)。成帧的数据字节被称为时隙。在所述中断之后可以发送多达513个时隙。第一个时是为“起始码”保留的，该起始码规定的是分组中的数据的类型，起始码0x00(十六进制的零)通常被称为“起始字节”，它是用于包括照明固定装置和调光器在内的所有DMX512兼容设备的标准值。跟随在起始码之后的所有时隙都包含了用于从属设备(例如MCU控制器11)的控制设置。时隙在分组内部的位置确定了所要控制的设备(例如设备10)和功能，同时其数据值规定控制设定点。
网络100是一个用于长距离通信的平衡数字多点***，并且出于这个目的以及为了预防电子噪声，主和MCU控制器90和11被构建成兼容RS485标准。从主控制器90伸出的双绞线对101和102形成了网络100的主干，而设备10则以线性配置的方式按照从第一设备10.1到第二设备10.2然后到第三设备10.3等等的顺序连接在该网络上。
每一个设备10都经由其自己的继电器20连接的，其中该继电器的第一和第二开关21和22分别于网络线路101和102串行连接，并且在该网络中形成了一条链路。如果将所有设备10放在一起，那么其第一开关21连接在沿着第一线路101的一个串联电路101’中的，并且其第二开关21是连接在沿着第二线路102的另一个串联电路102’中的，而这两个电路101’和102’则是并联延伸的。
一般来说，通过操作相关的继电器20，可以切割这两条线路101和102或电路101’和102’乃至网络100，并且稍后可以在每一个设备位置将其重新连接。
在每一个设备10中，MCU控制器11还在串联电路的相邻节点以及相关联的继电器开关21和22的上游位置与网络线路101和102相连。即使开关21和22是打开的并且断连了下游设备，这种方案也允许MCU控制器11与上游设备(尤其是主控制器90)进行通信。
网络100的头端109并且由此串联电路101’和102’包括与第一设备10.1相关联的所述节点，而第一设备的MCU控制器11以及开关21和22则在该点直接连接到主控制器90。因此，第一设备10.1始终连接到主控制器90。
现在将描述自动寻址方法在网络100上的操作。首先用电线连接网络100(图1A中的方框201)并且将其连接到主控制器90(方框202)。在一开始，所有设备10的开关21和22全都应该是闭合的，以使串联电路101’和102’不被中断。在本实施例中，如果继电器20是常位闭合的，那么这将会是默认的状况，或者也可以采取措施来实现这种状况，例如通过手动操纵。
通过连接到串联电路101’和102’的头端109，来自主控制器90的关于网络100的所有命令和信号始终是在头端109发布或提供的。
在一开始，主控制器90向网络100发送一个专有的“起始字节”命令，以便命令所有设备10清除其存储器，尤其是擦除存储在其EEPROM12中的ID码(方框203)。该步骤仅仅在重新安装网络100的情况下是必需的，此时设备10已被指定了某个不再有效并且应被更新的ID码。
为了预备将ID码单独指定给设备10，网络100应该在每一个设备位置中断。这种处理是通过由主控制器90发布一个专有命令来完成的，其中该专有命令指示所有设备10打开其继电器20，也就是继电器开关21和22(方框204)，以及保持在全开位置。虽然该命令会中断网络连接，但是主控制器90与第一设备10.1之间的连接将会保持，因为这是一个注定不能被中断的直接或永久连接。
然后，主控制器90向网络100发送一个专有的“起始字节”命令以及一个唯一的ID码(方框205)。由于是唯一的相连设备，因此，第一设备10.1将会接收该ID码(方框206)。然后，第一设备10.1将该ID码写入其EEPROM 12，在存储了ID码之后想主控制器90回送一个“ID已指定”消息，并且最终闭合其继电器20，以便重新建立与第二设备10.2的链路或连接(方框207)，也就是扩展串联电路101’/102’。现在，第一设备10.1已被指定了一个ID码。
主控制器90检查是否在大小为500ms的超时时段以内在网络100中接收到“ID已指定”消息(来自任何相连的设备10，并且这次仅仅是第一设备10.1)(图1B的方框208)。如果肯定的话，则主控制器90会向网络发送另一个专有的“起始字节”命令(方框209)，其中该命令新的或下一个ID码，也就是最后一个ID码加1。只有在超时时段以内接收到“ID已指定”消息的时候，主控制器90才会执行该处理。
所有相连的设备都会接收新的ID码(方框210)，此时则只有第一和第二设备10.1和10.2进行接收。然后，它们中的每一个会在EEPROM 12检查是否已经为其本身指定了一个有效ID码(方框211)。如果肯定的话，则第一设备10.1不会存储刚接收的新的ID码或是即将到来的任何更多的新ID码，也就是跳过下一个步骤(方框212)。
如果缺少有效的ID码，那么第二设备10.2将会继续执行下一个步骤的操作，也就是将接收到的ID码写入其EEPROM 12，在存储了ID码之后向主控制器90回送一个“ID已指定”消息，并且最终闭合其继电器20，以便进行重新连接或者将串联电路101’/102’扩展到下一个设备，即第三设备10.3(方框212)。现在，第二设备10.2已被指定了其自己的唯一ID码。
主控制器90检查是否在大小为500ms的超时时段以内接收到了来自网络的“ID已指定”消息(来自任何相连的设备10，此时则具体是来自第二设备10.2)(方框213)。如果肯定的话，则主控制器90会向网络发送另一个专有的“起始字节”命令，其中该命令具有下一个ID码，也就是最后一个ID码加1(方框209)。
现在，相连接的所有设备、也即是第一到第三设备10.1-10.3将会接收下一个ID码(方框210)。然后，它们中的每一个会在EEPROM 12中检查是否为其自身指定了一个有效码(方框211)。由于第一和第二设备10.1和10.2已经具有自己的ID码，因此，当其存储器中已经保持了ID码时，它们不会接受任何未来的ID码，也就是抑制将任何新的ID码存储入其存储器。
在所有接收到了有效ID码的设备中，作为唯一一个需要ID码的设备，第三设备10.3继续存储接收到的ID码，使用“ID已指定”消息来进行应答，然后则重新建立与下一个设备、也就是第四设备的连接(方框212)。所述第三设备10.3采用的是与如上所述由第二设备10.2执行的方式相同的方式来获取唯一ID码的。
主控制器90周期性地为第二和第三设备10.2和10.3重复执行ID码分配过程，并且会周期性地为第四设备重复相同的过程，然后则会一个接一个地为***中的每一个剩余设备相继重复相同的过程，直至为所有设备指定了不同的ID码。
这些过程的每一个循环都涉及通过闭合的继电器开关21和22与串联电路101’和102’相连的每一个或所有设备10，其中包括永久性连接的第一设备10.1。只有最后一个相连的设备10会对主控制器90提供的ID码做出肯定响应，也就是存储该ID码，这是因为其EEPROM 12是空的。
在这个处理过程中，主控制器90渐进性地从一个设备向着下一个设备改变ID码，由此防止ID码重复，从而确保每一个设备10具有唯一的地址。
在最后一个设备应答了所述分配之后，主控制器90将会发送带有下一个ID码的另一个专有的“起始字节”命令(方框209)。但是，由于所有设备都已经获取了ID码，因此没有一个设备会用“ID已指定”消息做出响应。在没有这种消息的情况下，主控制器90会在超时时段届满的时候终止自动寻址处理(方框213)。
根据本发明的方法允许***根据设备10与网络100相连的顺序而自动为链接在网络100上的每一个设备指定一个唯一的ID码或地址。它免去了在每一个设备位置执行物理操纵的需要。此外，在重新安装了网络100之后可以简单地重复该方法，例如在移除或添加某些设备10的情况下。设备10在一开始或变更之后的排列顺序与所述方法的执行是无关的。指定给每一个设备10的标识码或地址将被保证是唯一的，并且没有必要对其进行记录。
应该指出的是，本发明的主题并不局限于DMX512协议，并且适用于其他任何网络协议。在一个不同的实施例中，由于EEPROM并不是存储ID码的唯一手段，因此，其他任何适当的非易失存储设备都是可以使用的，例如闪存。
本发明仅仅是作为示例给出的，并且对本领域技术人员来说，在不脱离附加权利要求定义的发明范围的情况下，针对所描述的实施例的其他不同修改和/或变更都是可行的。

Claims (17)

1.一种将标识码指定给连接在网络中的多个设备的方法，其中每一个设备都包括控制器、存储器和开关，所述方法包括以下步骤：
(a)连接这些设备，其中所述设备的开关处于从第一设备到第二设备等等的串联电路中，并且其控制器在相应开关的上游位置与该串联电路的相邻节点相连，所述串联电路具有一个包含了第一设备的所述节点的头端；
(b)确保所有开关都处于打开的位置；
(c)在所述串联电路的头端为其提供一个包含了标识码的信号；
(d)第一设备的控制器接收该标识码，然后将其存入相应的存储器，由此将该标识码指定给了第一设备；
(e)然后，第一设备的控制器闭合相应的开关，以便将串联电路扩展到下一个设备；
(f)当在步骤(d)中将标识码存入存储器之后，第一设备的控制器向串联电路发送一个应答；以及
(g)继续为从第二设备开始的每一个剩余设备重复步骤(c)到(f)，以便将不同的标识码相继指定给从第二个设备开始的每一个剩余设备。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(b)包括：打开所有开关。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述开关是常位闭合的，并且步骤(b)包括：在串联电路的头端向其提供一个命令，以及作为响应，所有设备的控制器都打开相应的开关。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(b)包括：所有设备的控制器都在打开相应的开关之前清除相应的存储器。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(d)包括：只有在存储器没有保持标识码的时候，第一设备的控制器才会将标识码存储在存储器中。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(d)包括：第一设备的控制器检查相应存储器是否保持标识码，然后则只在存储器没有保持标识码的时候才会将标识码存储在存储器中。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(d)包括：当存储器中已经保持了标识码时，第一设备的控制器抑制在存储器中存储标识码。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(d)包括：只有当存储器已经保持了标识码时，第一设备的控制器才会抑制在存储器中存储标识码。
9.如权利要求1-8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：只有在串联电路中接收到步骤(f)的应答的时候，步骤(c)才会被执行。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：只有在超时时段以内在串联电路中接收到步骤(f)的应答的时候，步骤(c)才会被执行，并且当超时时段终止时，如果没有所述应答，则该方法将会终止。
11.如权利要求1-8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：步骤(g)涉及每一个通过闭合开关连接到串联电路的设备，包括第一设备。
12.如权利要求1-8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于包括：在所述串联电路的头端连接一个主控制器，以便执行步骤(c)。
13.如权利要求1-8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：每一个设备都具有一对同时工作的所述开关，这些开关在步骤(a)中连接到并行延伸的相应的所述串联电路。
14.如权利要求1-8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：每一个开关都是由螺线管式继电器提供的。
15.如权利要求1-8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：步骤(g)包括渐进地从一个设备向着下一个设备改变标识码。
16.如权利要求1-8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：每一个控制器都是由MCU提供的。
17.如权利要求1-8中的任一权利要求所述的方法，其特征在于：每一个存储器都是由EEPROM提供的。
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