CN107104702A - 一种通信***及装置 - Google Patents

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CN107104702A CN201710063309.9A CN201710063309A CN107104702A CN 107104702 A CN107104702 A CN 107104702A CN 201710063309 A CN201710063309 A CN 201710063309A CN 107104702 A CN107104702 A CN 107104702A
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Abstract

公开一种***，所述***用于向经由电力线耦合的多个通信节点分配地址。所述多个通信节点中的每一个节点包括电流传感器。所述多个通信节点包括一个主要通信节点，并且所述主要通信节点被配置成通过请求所述多个通信节点中的每一个节点储集预选电流量并通过所述电流传感器测量流经在所述多个通信节点中的每一个节点下的电力线的电流来起始自动寻址过程。所述多个通信节点中的第一通信节点被分配第一地址，所述第一通信节点未测量到在所述第一通信节点下流动的任何电流。

Description

一种通信***及装置
技术领域
本发明涉及通信***及通信装置。
背景技术
在不同的子***受不同的计算单元(例如，节点)控制和操作的许多***中，节点经由总线***连接。例如，在机动车中，多种电子控制单元(ECU)经由总线连接。这些ECU中的每一个可以被配置成执行不同的操作。这些节点使用通信协议来与彼此通信。电力线通信(PLC)是一种使用电力线使得不同节点能够进行通信并因此不需要单独的通信线的技术。
发明内容
提供此“发明内容”是为了以简化形式引入下文在“具体实施方式”中进一步描述的一系列概念。本“发明内容”并不意图指出所要求的标的物的关键特征或基本特征，也不意图用于限制所要求的标的物的范畴。
在一个实施例中，公开一种***，所述***用于向经由电力线耦合的多个通信节点分配地址。所述多个通信节点中的每一个节点包括电流传感器。多个通信节点包括一个主要通信节点，并且所述主要通信节点被配置成通过请求多个通信节点中的每一个节点储集预选电流量并通过电流传感器测量流经在多个通信节点中的每一个节点下的电力线的电流来起始自动寻址过程。多个通信节点中的第一通信节点被分配第一地址，所述第一通信节点未测量到在第一通信节点下流动的任何电流。
在一些实施例中，主要通信节点被另外配置成请求第一通信节点不储集任何电流，同时请求所有其它节点储集预选电流量并测量在多个通信节点中的每一个节点下流动的电流。未测量到在通信节点下流动的任何电流的通信节点被分配第二地址。
主要通信节点被另外配置成请求多个通信节点中被分配地址的所有通信节点不储集任何电流，同时请求多个通信节点中的所有其它通信节点储集预选电流量。地址被分配到一个通信节点，所述通信节点未测量到在所述一个通信节点下流动的任何电流。在地址被分配到多个通信节点中的所有通信节点之后，多个通信节点中的每一个节点被配置成宣布由每一个节点执行的操作。
多个通信节点中的每一个节点被配置成使用包括电阻负载的电路并且通过施加基于预选电流量导出的电压，储集预选电流量。
多个通信节点中的每一个节点包括用于存储编程指令的存储器，所述编程指令被配置成解释来自主要通信节点的命令。
存储器另外包括编程指令，所述编程指令用于指导电路储集预选电流量。存储器还可包括编程指令，所述编程指令用于指导电路从电流传感器接收输入。当电流传感器未测量到电流或测量到低于预选阈值的电流时，存储器可另外包括向多个通信节点中的每一个节点分配地址的编程指令。存储器另外包括用于存储第一地址的存储装置。
在另一实施例中，公开一种通信装置。通信装置包括处理器、存储器、具有预选电阻的电流储集电路、将通信装置耦合到电力线的电力线耦合电路以及电流测量电路。处理器被配置成从外部装置接收命令，以通过电流储集电路储集预选电流量并测量流经电力线的电流。处理器被另外配置成如果电流测量电路测量到低于或等于预选阈值的电流，那么分配地址。通信装置另外包括耦合到电力线耦合电路的电力线通信模块。电力线通信模块可以软件形式实施并可驻留在存储器中。
附图说明
为了可以详细地理解本发明的上述特征的方式，可通过参考实施例来作出上文简要地概括的本发明的更特定描述，在附图中示出所述实施例中的一些实施例。然而，应注意，附图仅示出本发明的典型实施例，并且因此不应被视为限制本发明的范畴，这是因为本发明可准许其它同等有效的实施例。在结合附图阅读此描述之后，所要求标的物的优点对本领域的技术人员来说将变得显而易见，其中，相同的附图标号已经用于指代相同的元件，并且其中：
图1是根据本发明的一个或多个实施例的包括彼此连接的多个节点的***的符号表示；
图2示出根据本发明的一个或多个实施例的并联电阻器在电力线中的用途。
图3示出根据本发明的一个或多个实施例的包括电力线通信子***的示意性通信装置。
具体实施方式
图1示出包括彼此连接的多个节点的***100的符号表示。***100包括印刷电路板(PCB)114，其上置有电源线104与接地线106。通信节点102A…102M安装在电源线104和接地线106的上方。应注意，在单个PCB 114上示出所有通信节点仅仅是为了便于绘图和描述。横跨PCB 114的虚线表示102A…102M中的一些或所有通信节点可位于单独的印刷电路上或安装件上。在通信节点102A…102M与供电线104之间安装霍尔传感器(Hall sensor)112A…112M。电力线通信(PLC)是使用电导线以同时携带数据和电力二者的通信协议。PLC在本领域中众所周知，因此省略其具体论述以免混淆本文所描述的自动寻址的***和方法。通信节点102A…102M中的每一个节点经由电源线108A…108M连接到供电线104。类似地，通信节点102A…102M中的每一个节点经由接地线110A…110M接地。应注意，图1中所描绘的通信节点的数目仅用于说明。在一些实施例中，霍尔传感器112A…112M可在通信节点102A…102M内制造。在其它实施例中，霍尔传感器112A…112M可在通信节点102A…102M外部，并且通过集成电路(IC)接脚各自耦合到相应的通信节点，使得霍尔传感器112A…112M可向相应的通信节点提供测量值输入。在一些实施例中，从电源线104的源头来看，线路(例如，108C)必须驻留在霍尔传感器(例如，112C)前方。
应注意，示出***100的特定结构仅仅是为了便于描述。当在通信总线上需要通信节点来通信时，本领域的技术人员将认识到本文所描述的实施例可用于向通信节点自动分配节点地址。另外，虽然在本文描述中使用直流(DC)供电线，但在一些实施例中，当供电线携带交流电(AC)时，也可使用本文所描述的***和方法。再者，在一些实施例中，当在不同于供电线的通信线上进行通信时，也可使用本文所描述的自动寻址方法。
典型地，每一个通信节点在通信网络上必须具有唯一地址，以唯一地识别其自身。如果不向通信网络上的每一个通信节点分配唯一地址，那么至少使用标准通信协议在通信节点之间通信将是不可能的。因此，典型地，在制造通信节点时或在布建通信节点期间，向通信节点永久性地预先分配唯一地址。在一些应用中，使用拨码开关来向通信节点提供地址。然而，这些方法均需要额外努力，以在通信网络上布建一个或多个通信节点。由于通信网络上的通信节点的数目被限制成拨码开关的容量，所以拨码开关技术更容易导致问题。另外，需要人力将开关放入拨码开关内的恰当位置。本文所描述的实施例提供通信节点的自动寻址，使得通信节点不需要拨码开关或预配置地址。
回至图1。霍尔传感器是响应于磁场而改变其输出电压的变换器。霍尔传感器用于接近度转换、定位、速度检测以及电流感测应用。传感器以其最简单的形式充当直接返回电压的类比变换器。由于流动电流产生与流经电线的电流量成比例的磁场，所以霍尔传感器可以用于测量电线中的电流。如图1中所描绘，在通信节点108A…108M中的每一个节点与供电线104之间使用霍尔传感器112A…112M。霍尔传感器112A…112M向其相应的通信节点102A…102M提供电压测量值。
暂时转至图2，其示出并联电阻器122和具有通信节点102C的供电线104的耦合件120的用法。应注意，通信节点102C在此处仅用于说明，以描述并联电阻器122的用法。在可能不太合适使用霍尔传感器的一些实施例中(例如，电流电平低于霍尔传感器可提供可靠电压读数的阈值)，并联电阻器122可用于测量由通信节点102C所导致的压降。
暂时转至图3。图3示出包括电力线通信子***的通信节点102A的示意图。其它通信节点也将具有相同或类似结构。电力线通信子***嵌入在通信节点102A…102M中的每一个节点中，以使通信节点102A…102M中的每一个节点能够使用电力线(例如，供电线104和接地线106)来通信。如所示出，子***包括提供电力线网络协议层和物理层的通信模块130。子***还包括将通信节点102A…102M耦合到电力线的AC/DC电力线耦合电路132。应注意，由于使用不同于电源线的通信线，所以可使用不同的子***。子***的基本组件框图将保持一致(或类似)，其中将使用适用于通信协议的协议层，而不是电力线网络协议层。类似地，耦合电路132将被适用于通信线的隔离电路所替代。(例如，在通信节点102A中)耦合电路132经由线路108A耦合到供电线104并经由线路110A耦合到接地线106，使得相同线路108A、110A可用于向通信节点102A供电并为通信提供通道。微控制器134还被配置成基于自动寻址步骤顺序和基于电流测量值，向通信节点102A分配地址。
通信节点102A还包括微控制器或处理器134，以及用于存储编程指令和节点地址的存储器140。微控制器134被配置成从外部通信节点接收指令，以储集预选电流量并通过电流测量电路138测量流经其或在其下流动的电流。电流测量电路138可耦合到霍尔传感器112A或耦合到并联电阻器。通信节点102A另外包括电流储集电路136，以基于微控制器134的方向而储集预选电流量。
回至图1。通信节点102A…102M中的每一个节点包括处理电路，所述处理电路可以是包括存储器的微控制器。存储器包括执行如下描述的操作的编程指令。在图1示出的例子中，通信节点102M是主要节点。主要通信节点102M必须位于菊花链网络的一个末端处。主要节点102M发起自动寻址过程。主要通信节点102M使用预定义协议格式(例如，电力线通信协议)将广播消息发送到所有通信节点102A…102D。所有通信节点102A…102D包括接收并理解来自主要通信节点102M的自动寻址命令的编程指令。首先，主要通信节点102M请求通信节点102A…102D中的每一个节点储集预选量(例如，100mA电流)。应注意，该命令也可被主要通信节点102M自身执行。在第一迭代中，由于通信节点102A位于菊花链的末端，所以通信节点102A未能测量到流到下一通信节点的任何电流。由于通信节点102A是整个菊花链中仅有的一个未测量到任何电流(或低于预选阈值的电流)流经其的节点(在替代实施例中，由霍尔传感器112A或并联电阻器测量)，所以通信节点102A被分配地址，比如1(以便于描述)。由于通信节点102A…102M中的每一个节点可对储集电流命令的迭代顺序计数，所以地址分配可由通信节点102A自身完成。在另一实施例中，主要通信节点102M对迭代序号计数并且发送诸如“未测量到任何电流的节点将采用地址＜迭代序号(iteration sequencenumber)＞”的命令。由于通信节点102A具有被分配地址，所以通信节点102A可接收专门向其寻址的命令。被分配地址存储在通信节点102A中的存储器内。
在随后的迭代中，主要通信节点102M请求节点地址1(例如，通信节点102A)不储集任何电流，并请求所有其它节点储集预选电流量。由于通信节点102A并不储集任何电流，所以通信节点102B不能测量到流经其的任何电流。由于此为第二迭代，所以通信节点102B被分配地址2。持续迭代直到主要通信节点102M未通过其电流测量装置(例如，霍尔传感器112M)测量到任何电流。在一些实施例中，主要通信节点102M将此过程重复预定义最大次数，所述预定义最大次数等于允许或期望出现在***100中的通信节点的最大数目。如上文所描述，当没有从通信节点接收到关于地址分配的响应时，主要通信节点102M还可结束迭代过程。
通信节点102A…102M中的每一个节点包括电路，所述电路被配置成基于来自主要通信节点102M的请求，储集预选电流量。在一些实施例中，电路可包括预选电阻(R)的电阻负载或复杂负载。通信节点102A…102M中的每一个节点可向负载施加所选电压，以储集预选电流量。在一些实施例中，使用公式V＝I/R可导出所施加的电压。
一旦所有通信节点(所述通信节点也可包括主要通信节点102M)被分配唯一地址，那么所有通信节点102A…102M可与彼此通信。在一些实施例中，在所有通信节点被分配地址之后，它们中的每一个节点可发送广播(或发送直接信息到主要通信节点102M)，所述广播宣布它们的地址和它们所执行的操作。例如，通信节点102A可宣布“地址：1，操作：室内灯光控制”。例如，在这些实施例中，如果主要通信节点102M从外部***接收调暗室内灯光的请求，那么主要通信节点102M可通过预选通信协议将此命令路由到通信节点102A。
此外，虽然这些组件中的至少一个组件至少部分地被实施为电子硬件组件，并且因此构成机器，但是可以软件、硬件或软硬件组合的形式实施其它组件。更确切地说，由权利要求限定的至少一个组件至少部分地被实施为电子硬件组件，诸如指令执行机器(例如，基于处理器或含处理器的机器)和/或专用电路或回路(例如，被互连来执行特定功能的离散逻辑闸极)。
可以软件、硬件或软硬件组合的形式实施其它组件。此外，在仍实现本文所描述的功能的同时，可组合这些其它组件中的一些或全部组件，可完全省略一些组件并且可以增加其它组件。因此，本文所描述的标的物可以多种不同变化形式体现，并且所有此类变化涵盖在权利要求书的范畴内。
在本文的描述中，除非另外指明，否则参考动作和由一个或多个装置执行的操作的符号表示来描述标的物。同样，应理解，(有时被称为由计算机执行的)此类动作和操作包括由呈结构化形式的数据的处理单元进行的运算。此运算会转换数据或将其保持在计算机存储器***中的位置处，所述运算会以本领域的技术人员较好理解的方式来重新配置或以其它方式更改装置的操作。其中保持数据的数据结构是存储器的物理位置，所述存储器的物理位置具有由数据格式限定的特定属性。然而，虽然在此上下文中描述标的物，但其并不意图为限制性的，因为本领域的技术人员将理解，还可以硬件的形式实施本文所描述的动作和操作中的若干者。
为了促进对所描述的标的物的理解，根据动作顺序描述多个方面。由权利要求限定的这些方面中的至少一个方面由电子硬件组件执行。例如，将认识到，各个动作可通过专用电路或回路，通过正由一个或多个处理器执行的程序指令或通过这两者的组合执行。本文中对任何动作顺序的描述并不意图暗示必须遵循用于执行此顺序而描述的特定次序。除非在此另外指明或以其它方式明确指明，否则可以任何合适次序执行本文所描述的所有方法。
尽管已借助于例子和根据特定实施例描述一个或多个实施例，但应理解一个或多个实施方案不限于所公开的实施例。相反地，意图涵盖对本领域的技术人员将显而易见的各种修改和类似布置。因此，所附权利要求书的范畴应被赋予最广义的解释，以便涵盖所有此类修改和类似布置。
除非本文中另外指明或明显与内容相矛盾，否则在描述标的物的上下文中(尤其在以上权利要求书的上下文中)对术语“一(a/an)”和“所述”以及类似指示物的使用应理解为涵盖单数和复数。除非在此另外指明，否则在此的值范围的叙述仅仅是意图充当单独地提及属于所述范围的每一个单独值的速记方法，并且每一个单独值并入本说明书中，如同在此单独地叙述一般。此外，上述描述仅出于说明的目的来描述，而不是出于限制的目的，因为寻求保护的范畴由附属权利要求及其任何等效物来限定。除非另有要求，否则本文所提供的对任何和所有例子或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅是意图更好地说明标的物，且并不限制标的物的范畴。在附属权利要求和书面描述中使用术语“基于”和指示产生结果的条件的其它类似短语并不意图排除产生所述结果的任何其它条件。本说明书中的语言不应理解成将任何未要求的元件指示为是实践所要求的本发明所必需的。
本文中描述了优选实施例，包括本发明人已知的用于实现所要求的标的物的最佳模式。当然，在阅读上述描述之后，那些优选实施例的变化对本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。本发明人期望熟练的业内人士适时采用此类变化，并且本发明人打算以不同于本文中特定描述的其它方式来实施本发明所要求的标的物。因此，所要求的标的物包括可适用法律所准许的在附属权利要求中叙述的标的物的所有变化和等效物。此外，除非本文另外指明或以其它方式明显与内容相矛盾，否则本发明涵盖呈其所有可能的变化形式的上述要素的任何组合。

Claims (10)

1.一种***，其特征在于，所述***用于向经由电力线耦合的多个通信节点分配地址，所述多个通信节点中的每一个节点包括电流传感器，所述多个通信节点包括一个主要通信节点，所述主要通信节点被配置成通过请求所述多个通信节点中的每一个节点储集预选电流量并通过所述电流传感器测量流经所述电力线的电流来起始自动寻址过程，其中所述多个通信节点中的第一通信节点被分配第一地址，所述第一通信节点未测量到在所述第一通信节点下流动的任何电流。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述主要通信节点被另外配置成请求所述第一通信节点不储集任何电流，同时请求所有其它节点储集所述预选电流量并测量在所述多个通信节点中的每一个节点下流动的电流，其中，未测量到在通信节点下流动的任何电流的通信节点被分配第二地址。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述主要通信节点被另外配置成请求所述多个通信节点中被分配地址的所有通信节点不储集任何电流，同时请求所述多个通信节点中的所有其它通信节点储集预选电流量，其中，地址被分配到一个通信节点，所述通信节点未测量到在所述一个通信节点下流动的任何电流。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，在地址被分配到所述多个通信节点中的所有通信节点之后，所述多个通信节点中的每一个节点被配置成宣布由所述每一个节点执行的操作。
5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述多个通信节点中的所述每一个节点被配置成使用包括电阻负载的电路并且通过施加基于预选电流量导出的电压，储集所述预选电流量。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述多个通信节点中的所述每一个节点包括用于存储编程指令的存储器，所述编程指令被配置成解释来自所述主要通信节点的命令。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述存储器另外包括编程指令，所述编程指令用于指导电路储集所述预选电流量。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述存储器另外包括编程指令，所述编程指令用于指导电路从所述电流传感器接收输入。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，当所述电流传感器未测量到电流或测量到低于预选阈值的电流时，所述存储器另外包括向所述多个通信节点中的所述每一个节点分配地址的编程指令。
10.一种通信装置，其特征在于，包括：
处理器；
存储器；
电流储集电路，所述电流储集电路具有预选电阻；
电力线耦合电路，所述电力线耦合电路将所述通信装置耦合到电力线；以及
电流测量电路，
其中，所述处理器被配置成从外部装置接收命令，以通过所述电流储集电路储集预选电流量并测量流经所述电力线的电流。
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