CN112087241A - 一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法 - Google Patents

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郑锋
施卫国
徐振鹤
杨捷
尤国芳
金鑫
江芳芳
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    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
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Abstract

本发明公开了一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法，包括以下步骤：采用4线总线连接方式在传统通用异步收发传输器基础上，通过在软硬件上增加同进同出的复用机制，从而达到实现单总线同步实时通讯，在单总线链接电路中，所有设备之间都是并行连接，软件上主机提供同步信号用于主从设备之间的时间同步，通过时分复用(Time Division Multiplexing,TDM)的传输方式来进行数据的读写，采用上述技术方案后，使得通讯的实时性增加，减少线路链接减少维护，增加设备电气链接可靠性。

Description

一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法
技术领域：
本发明涉及电梯控制领域，尤其涉及一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法。
背景技术：
目前电梯总线按钮一般存在一对信号线，三根电源线，且应答，传输，查询时均存在通讯负荷大，通讯采集过程中速度缓慢，通讯线路多，实时性低。
发明内容：
本发明是为了解决现有电梯总线按钮通讯的缺陷，增加通讯可靠性，减少线路链接，加快从机采集速度而提出的一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法。
本发明的技术解决措施如下：
一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法，电梯主从设备单总线通讯采用4线总线连接的方式来实现，其步骤包括：
(A)主从设备与4线总线连接；
(B)在原有异步收发传输器基础上增设转换电路；
(C)通过主从设备信号传输同步信号、写信号和读信号，实现同步通讯。
优选的，所述步骤(A)是指所有的主从设备都并联在4线总线上，主从设备带有两路端口，每个端口都可以和下一个按钮或者主设备链接且不分先后顺序，且单一总线链路中只能有一个主设备。
优选的，所述步骤(B)所增设的转换电路是设备(主机或从机)通过一个漏极开路或三态端口连至该数据总线,以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线。
优选的，所述步骤(C)中的主设备在同一频率、同一空间和同一正交码的软件条件下发送同步信号、写信号和读信号通过总线传输，从机收到同步信号后计算相应的时间，通过计算得到的时间来对应从机相应的ID位置，并在主机发送的读信号字节信息上，置位和复位相应的字节位来实现同步实时通讯。
优选的，所述采用4线总线连接的线序分别是3根电源线作为从机设备电源,1根数据线作为通讯总线链接主从设备，其主从机间也可单独设置电源,但其地端需链接为一体。
优选的，总线在传输过程中如果发生短路等过电流情况控制电路会断开总线链接并保护主从机。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法，所述主从机的链接线束别是1根DC24V，1根逻辑电源(+3.3V/+5V)，1根地线，1根数据线，所有设备之间的线路都是并联在4线总线上，同时设备(主机或从机)通过一个漏极开路或三态端口连至该数据总线,以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线，采用4线总线的连接方式，通过在硬件上增加漏极开路或三态端口来增加转换电路，释放总线时进行同步，实现单总线同步实时通讯。
2、本发明的一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法，所述主机负责提供数据传输周期，在写周期中用来将从机数据输出，同时回读所有从机数据，所述主从设备之间的数据传输以帧的形式来传输，以写周期和读周期组成一帧数据。在帧与帧之间***空闲时间作为同步帧，相比传统的两线通讯形式，该单线通讯方法仅需等待主机扫描到该从机后，从机应答，且从机应答为字节量，通讯形式上缩减了应答步骤，通讯传输效率上从字节转变为位地址，从而加快查询效率，减轻总线通讯负荷。
3、本发明的一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法，现有的双线控制在通讯上由时钟线来明确通讯波特率，由数据线来传播数据，此方式在控制上相对繁琐，在成本上多了一根时钟线，而单线控制则没有这样的缺点，可以减少线路链接减少维护，增加设备电气链接可靠性。
附图说明：
图1是本发明的电梯单总线按钮线通讯***框图；
图2是本发明的电梯单总线按钮总线转换电路；
图3是本发明的电梯单总线接线示意图；
图4是本发明的电梯单总线通讯波形图；
图5是本发明的电梯双总线通讯波形图。
附图中：1、单总线按钮正面；2、单总线按钮背面；3、电梯中控；4、总线按钮主机；5、电源；6、电源线；7、总线按钮从机；8、通讯总线
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。
如图一所示，采用4线总线连接方式在传统通用异步收发传输器基础上，通过在硬件上增加转换电路，实现单总线同步实时通讯，采用单总线(1-wire)即只使用这一根数据线进行数据交换和控制，设备(主机或从机)通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线。
具体的，所述按键背部有两个4线端口1#端口别接上一个按键的输入输出、控制器的输入输出，2#端口与1#端口相同起到扩展的作用。
具体的，所述主机负责提供数据传输周期，在写周期中用来将从机数据输出，同时回读所有从机数据。
具体的，所述主从设备之间的数据传输以帧的形式来传输，以写周期和读周期组成一帧数据，在帧与帧之间***空闲时间作为同步帧，也称帧间隔。
其中所述主从机通讯过程简述如下：
1.同步：主机每次完成一帧数据的通讯后，均会释放通讯总线，放总线维持高电平状态，持续时间大于41.6ms以便从机进行数据的同步与状态确认。
2.写周期由1字节命令数据、9字节从机面板状态数据(按键指示灯)、1字节校验数据所构成。最大写周期时间为22.88ms。
3.读周期由9字节按键唯一ID组成，发送后从机在这九字节相应的位填补0或者1来应答。最大读周期时间为18.72ms。
4.主机发送同步，重复以上步骤。
所述主从通讯一次的总时间为T1，读写周期为(T1-
同步时长T2)等于(22.88+18.72)ms,设通用异步总线收发方式为1位开始位、8位数据位和1位停止位,换算成相应的单bit时间为:
(22.88+18.72)÷(1+9+1+9)/(1+8+1)＝208us/bit
设主从机通讯采用同一频率208us/bit换算成异步收发比特率为：
1s÷208us/bit＝4807.69bit/s
由于主从机采用异步收发,因此换算后异步收发比特率为4800bps。
由上文中所述主从机通讯时间即帧间隔和数据帧的总时长计算得出其主机与所述从机通讯的总时长不会超过100ms，假设从机的个数是(9byte×8bit)＝72个，以最长查询周期为100ms计算，从机单次查询所需的时间为：
100ms÷72＝1.39ms
即所述从机1.39ms即可应答一次。
具体的，如图一所示，电源提供一根DC24V、1根地线给总线按钮主机，总线按钮主机提供1根DC24V线、1根地线、1根逻辑电源(+3.3V/+5V)给总线按钮从机，其电源组成一个回路。
具体的，如图一所示，总线按钮主机负责总线按钮从机的读写和电梯主控的应答。
具体的，如图一所示，总线按钮从机负责接受按钮物理反馈处理后提交给总线按钮主机。
具体的，如图二所示，所述主从机的链接线束别是1根DC24V，1根逻辑电源(+3.3V/+5V)，1根地线，1根数据线，所有设备之间的线路都是并联在4线总线上。
具体的，如图二所示的单总线转换电路，设备(主机或从机)通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线。
具体的，如图二所示，工作单总线B_DAT收发原理为：
1.异步收发器发送端控制三极管Q22当其工作在截至区时,总线B_DAT电压由R86R87 R88这三个电阻分压得到,其计算公式为:
Ua＝DC24V-DC24V×(R86÷(R86+R87+R88))
由此计算得到默认总线电平电压为21.53V,当三极管工作在饱和状态后B_DAT经过R86后拉低总线。此时总线电压接近0V,由此得到总线高低电平电压为高电平21.53V低电平电压为0V。
2.异步收发器接受端电平电压由U4单路施密特反相器决定,图中U4的2号脚输入电压Vi由电阻R86 R87 R88决定,其电压计算公式为:
Ub＝DC24V-DC24V×((R86+R87)÷(R86+R87+R88))
B_DAT电压是高电平时，由此计算得到Vi在6V左右，B_DAT电压是低电平时Vi电压接近0V，再经过D6钳位保护二极管，将电压钳制在高电平5V，低电平0V作为U4输入电压Vi。
3.如图二所述异步收发器接受和发送均接在单总线B_DAT上，因此当异步收发器发送高电平时，总线电压为低电平，此时异步收发器接受端得到的电压为高电平，以此结论得出异步收发器在发送的同时，也接受到发送的电平信号，单总线按键通讯物理链接就是基于这一点。
具体的，如图二所示，主从机发射端通过一个漏极开路电路与B_DAT总线链接.主从机接受端通过反相斯密特触发器与B_DAT总线链接.通过以上电路链接使得主机,从机电平信号与B_DAT信号相反，以实现异步收发器在发送信号的同时也能通过总线的反相电平信号进行接受，完成电路物理层链接。
具体的，如图二所示,当总线电压正常时C23电容上端电压由二极管保护，当单总线B_DAT电压过高时，则被释放到正电源，出现负电压的信号则被释放到地线上。
具体的，如图三所示，相比双总线，少去了一根信号同步线。1部分指的是从机按钮的正面，2部分是从机按钮的北面。
具体的，如图四所示，为B_DAT总线收发波形,其总线高电平电压为24V,低电平电压为0V,采样周期为480MS。其波形为发送读取共两次,其中上半1部分，指主机读写帧之间的同步信号，用于按钮从机进行数据的同步与状态确认，从电平由低到高的第一个bit代表读写的开始。
具体的，如图四所示其中下半2部分是，主机发送的写数据一共11个字节，用于从机的ID设置，和面板灯指示信号，3部分是主机发送的空数据一共9字节，用于总线按钮从机根据自身的ID值对9个字节中相应的位进行设置。
具体的，如图五所示，其是双线总线通讯时序示意图。其采样的周期与图四相同,其总线高电平电压为3.3V，低电平电压为0V。其中上半1部分是指数据信号，其下部分2表示数据传输的信号。
具体的,根据图四图五比较得出,目的1将传输电平电压提高到24V,提高了数据传输的抗干扰能力,减少远距离传输信号的衰减目的2在同一频率、同一空间和同一正交码的软件条件下,通过减少一根时钟线可以有效的减少***负荷,去除因时钟线干扰而导致的数据线信号错位,丢包等现象。
本发明的工作原理为：所述B_DAT单总线通过电路连接实现总线物理链接.具体的,主从机发射端通过一个漏极开路或三态端口与B_DAT总线链接.主从机接受端通过反相斯密特触发器与B_DAT总线链接.通过以上电路链接使得主机,从机电平信号与B_DAT信号相反，以实现异步收发器在发送信号的同时也能通过总线的反相电平信号进行接受，完成电路物理层链接后，主机释放通讯总线后，从机根据同步帧确定从机相应的ID位置，以完成与主机的同步与状态确认，入写周期时包含命令数据、从机面板状态数据、校验数据，命令数据用于从机ID定位，从机面板状态数据用于面板指示灯，校验数据用于异步校验，防止误码，进入读周期时，主机发出9字节空数据，各从机根据先前获得的ID对读信号中对应位置进行1或0填写，反馈从机按钮物理状态，此时完成一次扫描，进入下一同步帧，将所有从机与主机同步并进入下一次扫描，这样将各从机分配至9字节共72个位地址，即通过频率中各个时间段的划分实现了单线实时通讯。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法，其特征包括：电梯主从设备单总线通讯采用4线总线连接的方式来实现，其步骤包括：
(A)主从设备采用4线总线连接；
(B)在原有异步收发传输器基础上增设转换电路；
(C)通过主从设备信号传输同步信号、写信号和读信号，实现同步通讯。
2.据权利要求1所述的一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法,其特征在于：所述步骤(A)是指所有的主从设备都并联在4线总线上，主从设备带有两路端口，每个端口都可以和下一个按钮或者主设备链接且不分先后顺序，且单一总线链路中只能有一个主设备。
3.根据权利要求1所述的一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法,其特征在于：所述步骤(B)所增设的转换电路是设备(主机或从机)通过一个漏极开路或三态端口连至该数据总线,以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线。
4.根据权利要求1所述的一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法，其特征在于：所述步骤(C)中的主设备在同一频率、同一空间和同一正交码的软件条件下发送同步信号、写信号和读信号通过总线传输，从机收到同步信号后计算相应的时间，通过计算得到的时间来对应从机相应的ID位置，并在主机发送的读信号字节信息上，置位和复位相应的字节位来实现同步实时通讯。
5.根据权利要求1所述的一种电梯总线按钮单线通讯的实现方法，其特征在于：所述采用4线总线连接的线序分别是3根电源线作为从机设备电源,1根数据线作为通讯总线链接主从设备，其主从机间也可单独设置电源,但其地端需链接为一体。
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