CN110474828B - 一种mbus总线通信方法及*** - Google Patents

一种mbus总线通信方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种MBUS总线通信方法及***，属于仪表通信与控制技术，包括：MBUS主机通过MBUS总线向MBUS从机访问命令，以使MBUS从机根据访问命令上传所采集的数据至MBUS主机；MBUS主机超过设定时间t未向某一MBUS从机发送访问命令时，确定该MBUS从机符合主动上报数据条件，MBUS主机接收该MBUS从机主动上传的数据。本发明通过增设MBUS从机主动上报数据模式，降低了MBUS主机的轮询频率，从而降低了***的功耗。

Description

一种MBUS总线通信方法及***
技术领域
本发明涉及仪表通信与控制技术领域，特别涉及一种MBUS总线通信方法及***。
背景技术
随着智慧供暖技术的发展，在集中供暖***中的每户都使用的热量表、智能控制阀、户管压力传感器等，多个热量表、智能控制阀作、压力传感器作为从机通过MBUS总线连接到MBUS主机，一个MBUS主机可以带载多达250多个从机节点。从机节点用于监测数据，包括流量数据、回水温度数据和智能阀管理阀门的开度数据等，当监测数据中存在异常时候，从机节点需要及时把数据上传到MBUS主机。
现有的方案中使用MBUS主机轮询通信方式，需要MBUS主机不停地轮询每个从机节点，从机再上报数据。其存在的缺陷在于：一是，实时性较差，通常MBUS总线上带有250多个从机节点，主机和每个MBUS从机节点通信一次需要在1.5秒左右，当总线上每个从机节点访问完成后，需要较长的时间。二是，增加***功耗，每个节点访问一次的功耗在300mW左右。三是，存在从机不能主动上报数据的问题，如果从机需要上传数据时，只有等到主机轮询到从机时，从机才能上传数据。
这种用MBUS主机轮询的通信方式不但导致从机上传数据的实时性较差，而且在主机轮询时，还要浪费更多电能，传统MBUS总线因其自身的通信方式降低了在多个领域应用的适应性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术所存在的不足，以实现MBUS从机主动上报数据功能。
为实现以上目的，一方面，采用一种MBUS总线通信方法，用于MBUS主机和MBUS从机之间的通信，包括如下步骤：
MBUS主机通过MBUS总线向MBUS从机发送访问命令，以使MBUS从机根据访问命令上传所采集的数据至MBUS主机；
MBUS主机超过设定时间t未向某一MBUS从机发送访问命令时，确定该MBUS从机符合主动上报数据条件，MBUS主机接收该MBUS从机主动上传的数据。
进一步地，还包括：
所述MBUS主机将TTL信号转换为MBUS从机可识别的脉冲电压信号作为所述访问命令；
所述MBUS主机将所述MBUS从机通过MBUS总线发送的脉冲电压信号转换成TTL信号，并通过MBUS主机的串口接收。
进一步地，在所述MBUS主机向MBUS从机发送访问命令之前，还包括：
所述MBUS主机根据远程下发的从机信息，对各MBUS从机分配通信地址，该从机信息中包含有MBUS从机地址。
进一步地，还包括：
所述MBUS主机根据MBUS总线上的脉冲电流，判断MBUS总线上是否存在多从机数据并发冲突；
若是，则所述MBUS主机管理MBUS总线，向所述MBUS从机发送上传地址命令以使所述MBUS从机上传从机地址数据至所述MBUS主机；
所述MBUS主机根据接收到的从机地址数据，向所述MBUS从机发送所述访问命令，以读取所述MBUS从机所采集的数据。
进一步地，所述MBUS主机根据MBUS总线上的脉冲电流，判断MBUS总线上是否存在多从机数据并发冲突，包括：
判断所述MBUS总线上的脉冲电流是否大于电流设定值；
若是，则确定所述MBUS总线上存在多从机数据并发冲突；
若否，则确定所述MBUS总线上未存在多从机数据并发冲突。
进一步地，在所述向所述MBUS从机发送上传地址命令之后，还包括：
所述MBUS主机在接收时间内接收所述MBUS从机上传的从机地址数据，接收时间为MBUS从机的数量与单个MBUS从机发送地址所需时间的乘积。
进一步地，在所述MBUS从机接收到所述MBUS主机下发的访问命令之后，符合所述主动上报数据条件的MBUS从机按照设定的延时顺序，依次上传其地址数据至所述MBUS主机。
另一方面，采用一种MBUS总线通信***，包括：MBUS主机、MBUS总线和n个MBUS从机，n个MBUS从机通过MBUS总线与MBUS主机连接，n≥1；MBUS从机包括命令接收模块、数据发送模块以及判断模块，MBUS主机包括收发模块，其中：
收发模块向命令接收模块发送访问命令；
数据发送模块根据命令接收模块接收到的访问命令，将MBUS从机所采集的数据发送至收发模块；
判断模块用于判断所述收发模块是否超过设定时间t未向其发送访问命令；
数据发送模块在判断模块输出结果为是时，确定该MBUS从机符合主动上报数据条件，数据发送模块主动向所述收发模块发送采集数据；
命令接收模块在判断模块输出结果为否时，等待接收所述收发模块下发的访问命令。
进一步地，所述的MBUS主机还包括仲裁处理模块和并发冲突检测模块，所述MBUS从机经并发冲突检测模块与仲裁处理模块连接，仲裁处理模块与所述收发模块连接；
并发冲突检测模块用于根据MBUS总线上的脉冲电流，判断MBUS总线上是否存在多从机数据并发冲突；
在存在多从机数据并发冲突时，并发冲突检测模块发送总线电平信号至仲裁处理模块；
仲裁处理模块用于根据接收到的总线电平信号对MBUS总线进行管理，向所述命令接收模块发送上传地址命令；
所述数据发送模块在所述命令接收模块接收到上传地址命令后，向收发模块发送从机地址数据；
收发模块根据从机地址数据向所述命令接收模块发送所述访问命令。
进一步地，所述并发冲突检测模块包括判断单元和确定单元；
判断单元用于判断所述MBUS总线上的脉冲电流是否大于电流设定值；
确定单元用于在判断单元输出结果为是时，确定所述MBUS总线上存在多从机数据并发冲突；
确定单元用于在判断单元输出结果为否时，确定所述MBUS总线上未存在多从机数据并发冲突。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明的MBUS总线通信方法包括正常通信模式和MBUS从机主动上传模式，正常通信模式为：MBUS主机管理MBUS总线，通过主机主动访问从机的方式进行数据通信。MBUS从机主动上传模式为：在MBUS主机下发访问命令完成后，若超过设定时间MBUS主机仍未发送下一个访问指令，则MBUS从机认为MBUS总线进入空闲状态，此时当MBUS从机需要上报数据时，开启主动上报数据模式，MBUS从机直接上传数据至MBUS主机，MBUS正常接收数据。通过增设MBUS从机主动上报数据模式，降低了MBUS主机的轮询频率，从而降低了***的功耗。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1是一种MBUS总线通信方法的流程示意图；
图2是MBUS主机和MBUS从机之间的通信状态图；
图3是一种MBUS总线通信***的结构示意图。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1-图2所示，本实施例公开了一种MBUS总线通信方法，用于MBUS主机和MBUS从机之间的通信，包括如下步骤S1至S2：
S1、MBUS主机通过MBUS总线向MBUS从机发送访问命令，以使MBUS从机根据访问命令上传所采集的数据至MBUS主机；
S2、MBUS主机超过设定时间t未向某一MBUS从机发送访问命令时，确定该MBUS从机符合主动上报数据条件，MBUS主机接收该MBUS从机主动上传的数据。
需要说明的是，本实施例中的MBUS总线工作模式包括正常通信模式和MBUS从机主动上传模式。其中，正常通信模式即为MBUS主机通过MBUS总线向MBUS从机访问命令，以使MBUS从机根据访问命令上传所采集的数据至MBUS主机。MBUS从机主动上传模式为：在MBUS主机下发访问命令完成后，若超过设定时间t后，MBUS主机仍未发送下一个访问指令，则需要上传数据的MBUS从机主动上传数据至MBUS主机。
具体来说，所述的设定时间t根据***的通信速率确定，本实施例中的设定时间t一般在0.5s～3s之间。
需要说明的是，MBUS通常使用2400bps速率，每个字节10bit，一段报文在70个字节左右，主机下发，从机再上传。本领域技术人员可以据此设置时间t。
进一步地，MBUS主机将通过串口发送的TTL信号转换为MBUS从机可识别的脉冲电压信号作为所述访问命令；
所述MBUS主机将所述MBUS从机通过MBUS总线发送的脉冲电压信号转换成TTL信号，并通过MBUS主机的串口接收。
具体地，MBUS从机在上传数据使用脉冲电压信号，电流大小为15～20mA。
进一步地，在所述MBUS主机向MBUS从机发送访问命令之前，还包括步骤S0：对MBUS从机的地址进行重定义，地址重定义过程如下：
所述MBUS主机根据远程下发的从机信息，对各MBUS从机分配通信地址，该从机信息中包含有MBUS从机地址。
具体地，在开始使用本地MBUS总线***时，MBUS主机根据***中MBUS从机的数量，利用远程下发的MBUS从机信息档案，对***内MBUS从机使用两个字节数据数据重新分配各MBUS从机的通信地址，在其后的MBUS总线通信中，使用为MBUS从机分配的新地址进行通信。
特别地，从机传统的地址是在产品出厂时设定的，通常是4-6个字节的地址。本实施例中根据MBUS总线中做带载的从机数量而定，采用2个字节、1.5个字节或1个字节即可，从而提高了通信速率，缩短了通信时间。
进一步地，本实施例在上述实施例公开内容的基础上，还设置了竞争冲突仲裁机制，具体包括如下步骤：
S3、所述MBUS主机根据MBUS总线上的脉冲电流，判断MBUS总线上是否存在多从机数据并发冲突，若否则执行步骤S4，若是则执行步骤S5；
S4、MBUS主机成功接收数据后下发应答数据；
S5、所述MBUS主机管理MBUS总线，向所述MBUS从机发送上传地址命令以使所述MBUS从机上传从机地址数据至所述MBUS主机；
S6、所述MBUS主机根据接收到的从机地址数据，向所述MBUS从机发送所述访问命令，以读取所述MBUS从机所采集的数据。
需要说明的是，本实施例中在检测到MBUS总线上存在多机数据并发冲突时，启动MBUS总线进行上述正常通信模式即由MBUS主机控制的电压通信模式，并由MBUS主机广播下发多机数据并发状态，告知MBUS从机存在多机并发状态。
进一步地，上述步骤S3：所述MBUS主机根据MBUS总线上的脉冲电流，判断MBUS总线上是否存在多从机数据并发冲突，具体包括如下细分步骤S31至S33：
S31、判断所述MBUS总线上的脉冲电流是否大于电流设定值，若是则执行步骤S32，若否则执行步骤S33；
S32、确定所述MBUS总线上存在多从机数据并发冲突；
S33、确定所述MBUS总线上未存在多从机数据并发冲突。
在实际应用中，单个MBUS从机的通信电流一般在15～20mA之间，本实施例中将电流设定值的取值范围设置在28mA～35mA之间。
进一步地，在上述步骤S4中，所述MBUS从机上传从机地址数据至所述MBUS主机，具体为：MBUS从机接收到MBUS主机下发的访问命令之后，符合所述主动上报数据条件的MBUS从机按照设定的延时顺序，依次上传其地址数据至所述MBUS主机。
需要说明的是，本实施例所述设定的延时顺序是按照重新分配的从机地址乘以一个时间常数(单个时间常数0.2S)。其目的是在从机再次发送数据时，只发送本机地址，数据斑纹短，同时避免再次发生冲突。
进一步地，在上述步骤S4中，MBUS主机向所述MBUS从机发送上传地址命令之后，还包括：
所述MBUS主机在接收时间内接收所述MBUS从机上传的从机地址数据，接收时间为MBUS从机的数量与单个MBUS从机发送地址所需时间的乘积。
需要说明的是，本实施例中通过在MBUS主机端增加多机并发冲突仲裁机制，优化通信协议(当从机收到主机下发的多机并发状态时，当有需要主动上报数据的从机延时等待，在等待时间结束后，上传其地址数据。在整个等待循环完成后，主机根据收到的从机地址信息，使用主动访问形式与从机的数据通信)，在检测到存在多机并发冲突时，主机管理总线，允许需要上报数据的从机上报地址，主机再根据从机上报的地址来访问从机，避免了冲突的发生，通过主动监测多机并发冲突，使得通信数据少而且高效，降低了***功耗。
如图3所示，本实施例公开了一种MBUS总线通信***，包括：MBUS主机10、MBUS总线20和n个MBUS从机30，n个MBUS从机30通过MBUS总线20与MBUS主机10连接，n≥1；MBUS从机30包括命令接收模块、数据发送模块以及判断模块，MBUS主机10包括收发模块11，其中：
收发模块11向命令接收模块发送访问命令；
数据发送模块根据命令接收模块接收到的访问命令，将MBUS从机30所采集的数据发送至收发模块11；
判断模块用于判断所述收发模块11是否超过设定时间t未向其发送访问命令；
数据发送模块在判断模块输出结果为是时，确定该MBUS从机30符合主动上报数据条件，数据发送模块主动向所述收发模块发送采集数据；
命令接收模块在判断模块输出结果为否时，等待接收所述收发模块11下发的访问命令。
进一步地，所述的MBUS主机10还包括仲裁处理模块12和并发冲突检测模块13，所述MBUS从机经并发冲突检测模块13与仲裁处理模块12连接，仲裁处理模块12与所述收发模块11连接；
并发冲突检测模块13用于根据MBUS总线20上的脉冲电流，判断MBUS总线20上是否存在多从机数据并发冲突；
在存在多从机数据并发冲突时，并发冲突检测模块13发送总线电平信号至仲裁处理模块12；
仲裁处理模块12用于根据接收到的总线电平信号对MBUS总线20进行管理，向所述命令接收模块发送上传地址命令；
所述数据发送模块在所述命令接收模块接收到上传地址命令后，向收发模块11发送从机地址数据；
收发模块11根据从机地址数据向所述命令接收模块发送所述访问命令。
进一步地，所述并发冲突检测模块13包括判断单元和确定单元；
判断单元用于判断所述MBUS总线20上的脉冲电流是否大于电流设定值；
确定单元用于在判断单元输出结果为是时，确定所述MBUS总线20上存在多从机数据并发冲突；
确定单元用于在判断单元输出结果为否时，确定所述MBUS总线20上未存在多从机数据并发冲突。
需要说明的是，本实施例提供的MBUS总线20通信方式存在以下优点：(1)通过简化从机地址，提高通信效率；(2)允许从机主动上报方式，不再需要传统的主机轮询方式，降低功耗；(3)冲突检测与仲裁机制，允许从机仅上报地址方式，缩短通信时间，提高效率，降低功耗；(4)从机主动上报方式，拓展MBUS总线20的应用方式，提高适用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MBUS总线通信方法，其特征在于，用于MBUS主机和MBUS从机之间的通信，包括：
MBUS主机通过MBUS总线向MBUS从机发送访问命令，以使MBUS从机根据访问命令上传所采集的数据至MBUS主机；
MBUS主机超过设定时间t未向某一MBUS从机发送访问命令时，确定该MBUS从机符合主动上报数据条件，MBUS主机接收该MBUS从机主动上传的数据。
2.如权利要求1所述的MBUS总线通信方法，其特征在于，还包括：
所述MBUS主机将TTL信号转换为MBUS从机可识别的脉冲电压信号作为所述访问命令；
所述MBUS主机将所述MBUS从机通过MBUS总线发送的脉冲电压信号转换成TTL信号，并通过MBUS主机的串口接收。
3.如权利要求1所述的MBUS总线通信方法，其特征在于，在所述MBUS主机向MBUS从机发送访问命令之前，还包括：
所述MBUS主机根据远程下发的从机信息，对各MBUS从机分配通信地址，该从机信息中包含有MBUS从机地址。
4.如权利要求2所述的MBUS总线通信方法，其特征在于，还包括：
所述MBUS主机根据MBUS总线上的脉冲电流，判断MBUS总线上是否存在多从机数据并发冲突；
若是，则所述MBUS主机管理MBUS总线，向所述MBUS从机发送上传地址命令以使所述MBUS从机上传从机地址数据至所述MBUS主机；
所述MBUS主机根据接收到的从机地址数据，向所述MBUS从机发送所述访问命令，以读取所述MBUS从机所采集的数据。
5.如权利要求4所述的MBUS总线通信方法，其特征在于，所述MBUS主机根据MBUS总线上的脉冲电流，判断MBUS总线上是否存在多从机数据并发冲突，包括：
判断所述MBUS总线上的脉冲电流是否大于电流设定值；
若是，则确定所述MBUS总线上存在多从机数据并发冲突；
若否，则确定所述MBUS总线上未存在多从机数据并发冲突。
6.如权利要求4所述的MBUS总线通信方法，其特征在于，在所述向所述MBUS从机发送上传地址命令之后，还包括：
所述MBUS主机在接收时间内接收所述MBUS从机上传的从机地址数据，接收时间为MBUS从机的数量与单个MBUS从机发送地址所需时间的乘积。
7.如权利要求4所述的MBUS总线通信方法，其特征在于，在所述MBUS从机接收到所述MBUS主机下发的访问命令之后，符合所述主动上报数据条件的MBUS从机按照设定的延时顺序，依次上传其地址数据至所述MBUS主机。
8.一种MBUS总线通信***，其特征在于，包括：MBUS主机、MBUS总线和n个MBUS从机，n个MBUS从机通过MBUS总线与MBUS主机连接，n≥1；MBUS从机包括命令接收模块、数据发送模块以及判断模块，MBUS主机包括收发模块，其中：
收发模块向命令接收模块发送访问命令；
数据发送模块根据命令接收模块接收到的访问命令，将MBUS从机所采集的数据发送至收发模块；
判断模块用于判断所述收发模块是否超过设定时间t未向其发送访问命令；
数据发送模块在判断模块输出结果为是时，确定该MBUS从机符合主动上报数据条件，数据发送模块主动向所述收发模块发送采集数据；
命令接收模块在判断模块输出结果为否时，等待接收所述收发模块下发的访问命令。
9.如权利要求8所述的MBUS总线通信***，其特征在于，所述的MBUS主机还包括仲裁处理模块和并发冲突检测模块，所述MBUS从机经并发冲突检测模块与仲裁处理模块连接，仲裁处理模块与所述收发模块连接；
并发冲突检测模块用于根据MBUS总线上的脉冲电流，判断MBUS总线上是否存在多从机数据并发冲突；
在存在多从机数据并发冲突时，并发冲突检测模块发送总线电平信号至仲裁处理模块；
仲裁处理模块用于根据接收到的总线电平信号对MBUS总线进行管理，向所述命令接收模块发送上传地址命令；
所述数据发送模块在所述命令接收模块接收到上传地址命令后，向收发模块发送从机地址数据；
收发模块根据从机地址数据向所述命令接收模块发送所述访问命令。
10.如权利要求9所述的MBUS总线通信***，其特征在于，所述并发冲突检测模块包括判断单元和确定单元；
判断单元用于判断所述MBUS总线上的脉冲电流是否大于电流设定值；
确定单元用于在判断单元输出结果为是时，确定所述MBUS总线上存在多从机数据并发冲突；
确定单元用于在判断单元输出结果为否时，确定所述MBUS总线上未存在多从机数据并发冲突。
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