CN114283549B - 一种火灾报警***用通信方法 - Google Patents

Abstract

一种火灾报警***用通信方法，采用数字通信协议通过通信总线实现控制器与消防通信终端之间的双向通信，所述的数字通信协议包含三种通信数据帧格式：回路事件查询帧、分组查询帧、读写控制指令帧，在三种通信数据帧中都设计了帧头位、帧尾位以及间隔位，主要目的是增加整个数据通信数据帧中电源电平的占比，显著提高两线制通信总线的电源利用率，可以完全支持两线制，无需额外的外部电源供电。同时帧头位、帧尾位以及间隔位给消防通信终端提供了接收及解析数据的缓冲时间，从而降低了整个***中单片机的性能要求。

Description

一种火灾报警***用通信方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种火灾报警***用通信方法。

背景技术

近年来，随着数字处理器等器件的广泛应用，消防通信终端功能的不断丰富，通信回路中的消防通信单元数量的增多，基于数字通信的快速事件定位通信方法已逐步取代脉冲调制方式的轮询通信方式。数字通信的优点是可以准确的传递消防通信终端的状态信息、传感器数值等，传输数据可以完整实现校验，提高数据的可靠性，事件查询机制可以提高通信效率，保证火警信息的及时准确传递。

目前，火灾报警***在控制器与消防通信终端之间采用两线制的通信总线形式实现数据通信，然而存在电源利用率不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火灾报警***用通信方法，能够提高两线制通信总线的电源利用率。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种火灾报警***用通信方法，火灾报警***包含控制器和通过回路卡连接控制器的消防通信终端，控制器连接多个回路卡，每个回路卡通过通信总线连接多个消防通信终端；

所述的火灾报警***用通信方法采用数字通信协议通过通信总线实现控制器与消防通信终端之间的双向通信，所述的数字通信协议包含三种通信数据帧格式：回路事件查询帧、分组查询帧、读写控制指令帧；

所述的回路事件查询帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、事件回码位数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据用于表征数据帧的类型，事件回码位数据是消防通信终端的发生事件回码数据，间隔位用于各数据信息的间隔；

所述的分组查询帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、组号数据、间隔位、位号数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据和组号数据用于表征数据帧的类型，位号数据是消防通信终端的组号数值和分组位号数值回码数据，间隔位用于各数据信息的间隔；

所述的读写控制指令帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、命令号位数据、间隔位、DATA1数据、间隔位、DATA 2数据、间隔位、校验数据、间隔位、错误应答位数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据用于存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内寄存器或存储器的地址信息，DATA2是从消防通信终端中读取的数据信息或将要写入消防通信终端的数据指令信息，校验数据用于进行数据校验，错误应答位数据用于表征数据的读取和写入是否成功，间隔位用于各数据信息的间隔。

进一步的，所述的通信数据帧包括控制器向消防通信终端发送数据的通信发码部分和控制器接收消防通信终端回码数据的通信回码部分：

在所述的通信发码部分，包含多个发码位，在每一发码位中，电源电压切换至第一信号电平的时刻为时钟同步时刻，第一信号电平持续第一时长后切换至电源电压，切换后的电源电压持续不同时长代表帧头位、帧间隔位、帧尾位以及数字信号逻辑0和1；

在所述的通信回码部分，包含多个回码位，在每一回码位中，电源电压切换至第二信号电平的时刻为时钟同步时刻，第二信号电平持续第二时长后再切换至电源电压持续第三时长。

进一步的，在所述的通信回码部分，针对每一回码位数据，消防通信终端在第二信号电平持续的第二时长内是否输出电流代表数字信号逻辑0和1。

进一步的，消防通信终端在第二信号电平持续的第二时长内输出电流代表数字信号逻辑1，不输出电流代表数字信号逻辑0。

进一步的，所述的第一信号电平为0V，所述的第二信号电平为5V。

进一步的，控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧，查询是否有消防通信终端发生事件，控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组查询帧，以分组查询的方式快速定位总线上发生事件的消防通信终端的地址信息，控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送读写控制指令帧，读取消防通信终端内的数据信息或将数据指令信息写入消防通信终端。

进一步的，所述的分组查询帧包含：分组火警事件查询帧、分组事件查询帧、分组在线查询帧，所述的分组火警事件查询帧包含组间火警事件查询帧和组内火警事件查询帧，所述的分组事件查询帧包含组间事件查询帧和组内事件查询帧，所述的分组在线查询帧包含组间在线查询帧和组内在线查询帧；

所述的读写控制命令帧包含：寄存器读命令帧、寄存器写命令帧、存储器读命令帧、存储器写命令帧、区域控制命令帧和类型控制命令帧。

进一步的，所述的控制器分组查询并快速定位消防通信终端事件信息的方法具体包含以下步骤：

步骤S1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧，如果接收到任意一个消防通信终端的事件回码信息，则进行步骤S2，否则继续向所有消防通信终端发送回路事件查询帧；

步骤S2、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组火警事件查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录发生火警事件的消防通信终端的物理地址信息；并继续进行步骤S3；

步骤S3、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组事件查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录发生事件的消防通信终端的物理地址信息。

进一步的，所述的步骤S2包含以下步骤：

步骤S2.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间火警事件查询帧，根据消防通信终端的组号回码信息，获得并记录发生火警事件的消防通信终端所在分组的组号，并进行步骤S2.2；如果没有回码信息，则进行步骤S3；

步骤S2.2、根据发生火警事件的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的消防通信终端发送组内火警事件查询帧，根据发生火警事件的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内发生火警事件的消防通信终端的位号，最终获得发生火警事件的消防通信终端的物理地址信息；并继续进行步骤S3。

进一步的，所述的步骤S3包含以下步骤：

步骤S3.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间事件查询帧，根据消防通信终端的组号回码信息，获得并记录发生事件的消防通信终端所在分组的组号，并进行步骤S3.2；

步骤S3.2、根据发生事件的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的消防通信终端发送组内事件查询帧，根据发生事件的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内发生事件的消防通信终端的位号，最终获得发生事件的消防通信终端的物理地址信息。

进一步的，还包含以下步骤：

步骤S0、在控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧之前，控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组在线查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录在线的消防通信终端的地址信息。

进一步的，所述的步骤S0包含以下步骤：

步骤S0.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间在线查询帧，根据在线的消防通信终端的组号回码信息，获得并记录在线的消防通信终端所在分组的组号；

步骤S0.2、根据在线的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的在线的消防通信终端发送组内在线查询帧，根据在线的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内在线的消防通信终端的位号。

进一步的，所述的控制器对发生事件的消防通信终端进行读写操作的方法包含以下步骤：

当控制器对发生事件的消防通信终端进行读操作时，控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送寄存器读命令帧或存储器读命令帧，读取消防通信终端的数据回码信息和校验数据；

当控制器对发生事件的消防通信终端进行写操作时，控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送寄存器写命令帧、存储器写命令帧、区域控制命令帧或类型控制命令帧。

进一步的，所述的消防通信终端响应控制器操作的方法具体包含以下步骤：

步骤S1、消防通信终端接收控制器发送的通信数据帧，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是回路事件查询帧，则进行步骤S2，如果是分组查询帧，则进行步骤S3，如果是读写控制命令帧，则进行步骤S4；

步骤S2、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，在回路事件查询帧的事件回码位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S3、消防通信终端继续接收该通信数据帧的组号数据，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是组间在线查询帧，则进行步骤S5，如果是组内在线查询帧，则进行步骤S6，如果是组间火警事件查询帧，则进行步骤S7，如果是组内火警事件查询帧，则进行步骤S8，如果是组间事件查询帧，则进行步骤S9，如果是组内事件查询帧，则进行步骤S10；

步骤S4、消防通信终端继续接收该通信数据帧的命令号位数据，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是寄存器读命令帧或存储器读命令帧，则进行步骤S11，如果是寄存器写命令帧、存储器写命令帧、区域控制命令帧或类型控制命令帧，则进行步骤S12；

步骤S5、消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间在线查询帧的位号中的对应数据位回码；

步骤S6、消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内在线查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内在线查询帧的位号中的对应数据位回码；

步骤S7、发生火警事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间火警事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无火警事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S8、发生火警事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内火警事件查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内火警事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无火警事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S9、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S10、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内事件查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S11、发生事件的消防通信终端继续接收需读取的寄存器或存储器的地址信息，根据接收到的寄存器或存储器的地址信息获得寄存器或存储器中的数据信息，将该数据信息在寄存器读命令帧或存储器读命令帧的DATA2数据位回码；

步骤S12、发生事件的消防通信终端继续接收需写入的存储器或寄存器的地址信息或区域号信息或类型信息、被写入的数据指令、校验数据，将收到的数据指令信息数据写入对应地址的存储器或寄存器中。

进一步的，当控制器对发生事件的消防通信终端进行读写操作的时候，进行数据校验并验证读写操作是否成功。

进一步的，所述的步骤S4中，消防通信终端先判断读写控制命令帧中的物理地址是否与本终端的物理地址匹配，如果不匹配，则丢弃该通信数据帧的剩余数据，继续接收下一帧通信数据帧，如果匹配，则消防通信终端继续接收该通信数据帧的命令号位数据，判断该通信数据帧是何种帧格式。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、通信方式采用两线制通信总线，简化了通信线路的组成，更适合较长距离的应用，并且降低了线路成本。通信信号电压由电源电压电平、信号电平组成，在传输信号的同时，可以为消防通信终端提供电源支持，可简化消防***的复杂程度；

2、在三种通信数据帧格式中增加了帧头位、帧尾位以及间隔位，主要目的是增加整个数据通信数据帧中电源电平的占比，显著提高两线制通信总线的电源利用率，可以完全支持两线制，无需额外的外部电源供电。同时帧头位、帧尾位以及间隔位给消防通信终端提供了接收及解析数据的缓冲时间，从而降低了整个***中单片机的性能要求。

3、通信数据帧的编码方式设计新颖，在控制器发出的数据波形中，以电源电压的持续时间长短来表示数字信号逻辑0和1，以及帧头位、帧间隔位、帧尾位，因此在整个通信数据帧发送过程中显著增加了电源电压的持续时间，使得***中功耗较大的终端可以多数时间允许从总线上取电，从而进一步提高了两线制通信总线的电源利用率。此外，由于控制器发出的数据波形中仅有电源电压(例如24VDC)，低电平(0VDC)，可以非常灵活的设置高/低电平判断的阈值，更有利于实现无极性通信设计。

4、采用分组查询的事件查找定位方法，能够快速的定位发生事件的消防通信终端，提高了通信总线的通信效率，降低了通信总线的通信占用率，可降低通信线路上的损耗，更利于节能设计。

5、增加了组间火警事件查询帧和组内火警事件查询帧，控制器在查询到有消防通信终端发生事件后，首先通过组间火警事件查询帧和组内火警事件查询帧查询是否有火警事件发生，从而能够使火警事件上报的速度更快。

6、增加了区域控制命令帧和类型控制命令帧，通过设定的区域或类型来批量操作相关的消防通信终端，不需要单独对终端单个操作，时效性高，操作更灵活。

7、通信采用数字化通信协议，通信数据准确且具有数据的校验机制，可以有效的提高数据的可靠性和准确程度，有效克服了传统火灾报警***信息传递所存在的缺点。

附图说明

图1是火灾报警***的结构示意图。

图2是回路事件查询帧的帧格式示意图。

图3是分组查询帧的帧格式示意图。

图4是读写控制指令帧的帧格式示意图。

图5是通信信号波形示意图。

图6是控制器分组查询并快速定位消防通信终端事件信息的方法流程图。

图7是消防通信终端响应控制器操作的方法流程图。

具体实施方式

以下根据图1～图7，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1所示，火灾报警***包含控制器和通过回路卡连接控制器的消防通信终端，控制器连接多个回路卡，每个回路卡通过通信总线连接消防通信终端；所述的回路卡将其所传递的每一帧数据信息中的时钟信号和数据信号进行分离或叠加；每个回路卡上可同时并联的消防通信终端的数目小于等于240个，所述的消防通信终端包含：感烟探测器、感温探测器、手动报警按钮、声光报警器等等，每一个消防通信终端具有唯一的物理地址。

本实施例中，所有的消防通信终端共分为15个组，每个组具有组号数值，每个组分为16个位，每个位具有分组位号数值。

本发明提供一种火灾报警***用通信方法，采用数字通信协议通过通信总线实现控制器与消防通信终端之间的双向通信，对火灾报警***中各个消防通信终端进行状态监控；该数字通信协议包含三种通信数据帧格式：回路事件查询帧、分组查询帧、读写控制指令帧，控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧，查询是否有消防通信终端发生事件，控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组查询帧，以分组查询的方式快速定位总线上发生事件的消防通信终端的地址信息，控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送读写控制指令帧，读取消防通信终端内的数据信息或将数据指令信息写入消防通信终端。

如图2所示，所述的回路事件查询帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、事件回码位数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据用于表征数据帧的类型，事件回码位数据是消防通信终端的发生事件回码数据，当控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧时，如果有消防通信终端发生事件，则该消防通信终端在回路事件查询帧的事件回码位写入逻辑“1”，间隔位用于各数据信息的间隔。

如图3所示，所述的分组查询帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、组号数据、间隔位、位号数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据和组号数据用于表征数据帧的类型，位号数据是消防通信终端的组号数值和分组位号数值回码数据，间隔位用于各数据信息的间隔。

所述的分组查询帧包含：分组在线查询帧、分组火警事件查询帧、分组事件查询帧，所述的分组在线查询帧包含组间在线查询帧和组内在线查询帧，所述的分组火警事件查询帧包含组间火警事件查询帧和组内火警事件查询帧，所述的分组事件查询帧包含组间事件查询帧和组内事件查询帧。

所述的组间在线查询帧用于查询在线的消防通信终端占用的组号；其中，地址数据和组号数据为固定值，用于表征数据帧的类型，位号数据用于存储消防通信终端的组号数值回码数据；当控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间在线查询帧时，在线的消防通信终端根据其组号数值在组间在线查询帧的位号中的对应数据位回码。

所述的组内在线查询帧用于查询在线的消防通信终端在某分组中占用的位号；其中，地址数据为固定值，用于表征数据帧的类型，组号数据为需查询的分组组号，位号数据用于存储消防通信终端的分组位号数据回码数据；当控制器通过回路卡向同一组内的在线消防通信终端发送组内在线查询帧时，在线的消防通信终端根据其分组位号数值在组内在线查询帧的位号中的对应数据位回码。

所述的组间火警事件查询帧用于查询火警发生事件的消防通信终端的组号；其中，地址数据和组号数据为固定值，用于表征数据帧的类型，位号数据用于存储消防通信终端的组号数值回码数据；当控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间火警事件查询帧时，发生火警事件的消防通信终端根据其组号数值在组间火警事件查询帧的位号中的对应数据位回码。

所述的组内火警事件查询帧用于查询发生火警事件的消防通信终端在某组中的位号；其中，地址数据为固定值，用于表征数据帧的类型，组号数据为需查询的分组组号，位号数据用于存储消防通信终端的分组位号数值回码数据；当控制器通过回路卡向同一组内的消防通信终端发送组内火警事件查询帧时，发生火警事件的消防通信终端根据其分组位号数值在组内火警事件查询帧的位号中的对应数据位回码。

所述的组间事件查询帧用于查询发生事件的消防通信终端的组号；其中，地址数据和组号数据为固定值，用于表征数据帧的类型，位号数据用于存储消防通信终端的组号数值回码数据；当控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间事件查询帧时，发生事件的消防通信终端根据其组号数值在组间事件查询帧的位号中的对应数据位回码。

所述的组内事件查询帧用于查询发生事件的消防通信终端在某组中的位号；其中，地址数据为固定值，用于表征数据帧的类型，组号数据为需查询的分组组号，位号数据用于存储消防通信终端的分组位号数值回码数据；当控制器通过回路卡向同一组内的消防通信终端发送组内事件查询帧时，发生事件的消防通信终端根据其分组位号数值在组内事件查询帧的位号中的对应数据位回码。

由于火警事件是第一优先级事件，本实施例增加了组间火警事件查询帧和组内火警事件查询帧，控制器在查询到有消防通信终端发生事件后，首先通过组间火警事件查询帧和组内火警事件查询帧查询是否有火警事件发生，从而能够使火警事件上报的速度更快。

对于仅发生状态切换，且最新状态为火警的消防通信终端会响应分组火警事件查询帧，而对于发生状态切换的(例如正常、火警或故障，任意两个状态发生转换)的消防通信终端会响应分组事件查询帧。若消防通信终端已响应分组火警事件查询帧，则不再就同一火警事件响应分组事件查询帧。

如图4所示，所述的读写控制命令帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、命令号位数据、间隔位、DATA1数据、间隔位、DATA 2数据、间隔位、校验数据、间隔位、错误应答位数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据用于存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内寄存器或存储器的地址信息，DATA2是从消防通信终端中读取的数据信息或将要写入消防通信终端的数据指令信息，校验数据用于进行数据校验，错误应答位数据用于表征数据的读取和写入是否成功，本实施例中，若读或写成功，则在错误应答位写入逻辑“1”，若读或写错误，则在错误应答位写入逻辑“0”，间隔位用于各数据信息的间隔。

所述的读写控制命令帧包含：寄存器读命令帧、寄存器写命令帧、存储器读命令帧、存储器写命令帧、区域控制命令帧和类型控制命令帧。

所述的寄存器读命令帧用于读取消防通信终端中对应地址的寄存器中的数值；其中，地址数据存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据为固定值，用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内寄存器的地址信息，DATA2用于存储从消防通信终端的寄存器中读取的数据信息，校验数据用于存储消防通信终端生成的校验数据，错误应答位数据用于表征数据的读取是否成功。

所述的寄存器写命令帧用于将数据写入到消防通信终端中对应地址的寄存器；其中，地址数据存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据为固定值，用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内寄存器的地址信息，DATA2数据是将要写入寄存器的数据指令信息，校验数据用于存储控制器生成的校验数据，错误应答位数据用于表征数据的写入是否成功。

所述的存储器读命令帧用于读取消防通信终端中对应地址的存储器中的数值；其中，地址数据存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据为固定值，用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内存储器的地址信息，DATA2用于存储从消防通信终端的存储器中读取的数据信息，校验数据用于存储消防通信终端生成的校验数据，错误应答位数据用于表征数据的读取是否成功。

所述的存储器写命令帧用于将数据写入到消防通信终端中对应地址的存储器；其中，地址数据存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据为固定值，用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内存储器的地址信息，DATA2数据是将要写入存储器的数据指令信息，校验数据用于存储控制器生成的校验数据，错误应答位数据用于表征数据的写入是否成功。

所述的区域控制命令帧用于控制特定区域的消防通信终端快速批量操作(快速启动联动或停止联动)，其中，地址数据存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据为固定值，用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内寄存器的地址信息，DATA2数据是将要写入寄存器的数据指令信息，校验数据用于存储控制器生成的校验数据，错误应答位数据用于表征数据的写入是否成功。

所述的类型控制命令帧用于控制回路中特定类型的消防通信终端快速批量操作(快速启动联动或停止联动)，其中，地址数据存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据为固定值，用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内寄存器的地址信息，DATA2数据是将要写入寄存器的数据指令信息，校验数据用于存储控制器生成的校验数据，错误应答位数据用于表征数据的写入是否成功。

本实施例增加了区域控制命令帧和类型控制命令帧，通过设定的区域或类型来批量操作相关的消防通信终端，不需要单独对终端单个操作，时效性高，操作更灵活。另外，区域和类型有对应的寄存器，可以在***编程时，提前配置好每个消防通信终端的类型或区域。

综上所述，本实施例中，在三种通信数据帧格式中增加了帧头位、帧尾位以及间隔位，主要目的是增加整个数据通信数据帧中电源电平的占比，显著提高两线制通信总线的电源利用率，可以完全支持两线制，无需额外的外部电源供电。同时帧头位、帧尾位以及间隔位给消防通信终端提供了接收及解析数据的缓冲时间，从而降低了整个***中单片机的性能要求。

本实施例中，采用两线制的通信总线形式实现数据通信，如图5所示，所述的通信数据帧包括控制器向消防通信终端发送数据的通信发码部分和控制器接收消防通信终端回码数据的通信回码部分。控制器通过回路卡发出的通信信号包含三种电平规格：电源电压24V；第一信号电平5V；第二信号电平0V。在24V电压切换到5V或者0V的时刻为时钟的同步时刻，持续一定时长后再次切换回24V电源电压，此时根据数字通信协议中通信数据帧中的数据内容控制24V电源电压持续相应的时长。

在所述的通信发码部分，包含多个发码位，在每一发码位中，电源电压切换至第一信号电平(例如0VDC)的时刻为时钟同步时刻，第一信号电平持续第一时长(例如60μS)后切换至电源电压，切换后的电源电压持续不同时长代表帧头位、帧间隔位、帧尾位以及数字信号逻辑0和1；在所述的通信回码部分，包含多个回码位，在每一回码位中，电源电压切换至第二信号电平(例如5VDC)的时刻为时钟同步时刻，第二信号电平持续第二时长(例如300uS)后再切换至电源电压持续第三时长(例如500uS)。

在所述的通信回码部分，消防通信终端在通信数据帧的指定数据位回码，针对每一回码位数据，消防通信终端在第二信号电平持续的第二时长内是否输出电流代表数字信号逻辑0和1。具体的，如图5所示，消防通信终端在第二信号电平持续的第二时长内输出电流(例如电流大小为25mA)代表数字信号逻辑1，不输出电流代表数字信号逻辑0。

通信帧帧尾位发送完成后，表示一个完整的通信帧完成了。之后如果通信信号电平为电源电压24V，此时为通信复位状态，新的一个通信帧以帧头位开始。通信帧中高电平、低电平都有相应的时长限制，超出时长后，会判断为通信帧错误超时状态。在此状态下，终端会等待接收下一个通信帧的帧头位。控制器通过回路卡发出的通信信号中，在电源电压24V输出时，可以为消防通信终端提供供电电源支持，在24V电平跳转为其他电平时，消防通信终端应停止从通信总线上取电用于其自身供电。

本发明采用以上的通信数据帧编码方式，在控制器发出的数据波形中，以电源电压的持续时间长短来表示数字信号逻辑0和1，以及帧头位、帧间隔位、帧尾位，因此在整个通信数据帧发送过程中显著增加了电源电压的持续时间，使得***中功耗较大的终端可以多数时间允许从总线上取电，从而进一步提高了两线制通信总线的电源利用率。此外，由于控制器发出的数据波形中仅有电源电压(例如24VDC)，低电平(0VDC)，可以非常灵活的设置高/低电平判断的阈值，更有利于实现无极性通信设计。

本发明提供的一种火灾报警***用通信方法，包含以下步骤：控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧，查询是否有消防通信终端发生事件，若控制器通过回路卡接收到消防通信终端的事件回码，则控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组查询帧并接收消防通信终端的组号和位号回码，以分组查询的方式快速定位发生事件的消防通信终端的地址信息，根据发生事件的消防通信终端的地址信息，控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送读写控制指令帧，读取该消防通信终端内的数据信息或将数据指令信息写入该消防通信终端。

如图6所示，控制器分组查询并快速定位消防通信终端事件信息的方法具体包含以下步骤：

步骤S0、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组在线查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录在线的消防通信终端的地址信息；

步骤S1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧，如果接收到任意一个消防通信终端的事件回码信息，则进行步骤S2，否则继续向所有消防通信终端发送回路事件查询帧；

步骤S2、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组火警事件查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录发生火警事件的消防通信终端的物理地址信息；并继续进行步骤S3；

步骤S3、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组事件查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录发生事件的消防通信终端的物理地址信息。

需要说明的是，若某个消防通信终端发生了火警事件，当接收到控制器发送的分组火警事件查询帧则进行回码，当接收到分组事件查询帧就不再回码。

所述的步骤S0包含以下步骤：

步骤S0.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间在线查询帧，根据在线的消防通信终端的组号回码信息，获得并记录在线的消防通信终端所在分组的组号；

步骤S0.2、根据在线的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的在线的消防通信终端发送组内在线查询帧，根据在线的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内在线的消防通信终端的位号。

所述的步骤S2包含以下步骤：

步骤S2.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间火警事件查询帧，根据消防通信终端的组号回码信息，获得并记录发生火警事件的消防通信终端所在分组的组号，并进行步骤S2.2；如果没有回码信息，则进行步骤S3；

步骤S2.2、根据发生火警事件的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的消防通信终端发送组内火警事件查询帧，根据发生火警事件的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内发生火警事件的消防通信终端的位号，最终获得发生火警事件的消防通信终端的物理地址信息；并继续进行步骤S3。

所述的步骤S3包含以下步骤：

步骤S3.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间事件查询帧，根据消防通信终端的组号回码信息，获得并记录发生事件的消防通信终端所在分组的组号，并进行步骤S3.2；

步骤S3.2、根据发生事件的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的消防通信终端发送组内事件查询帧，根据发生事件的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内发生事件的消防通信终端的位号，最终获得发生事件的消防通信终端的物理地址信息。

控制器对发生事件的消防通信终端进行读写操作的方法包含以下步骤：

控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送寄存器读命令帧或存储器读命令帧，寄存器读命令帧或存储器读命令帧中的DATA1数据为消防通信终端中寄存器或存储器的地址信息，控制器通过回路卡读取消防通信终端的数据回码信息和校验数据，按照读写控制命令帧的校验数据生成规则进行数据校验，若校验正确且数据读取成功，控制器通过回路卡在寄存器读命令帧或存储器读命令帧的错误应答位写入逻辑“1”后，将寄存器读命令帧或存储器读命令帧发送给消防通信终端，否则，控制器通过回路卡在寄存器读命令帧或存储器读命令帧的错误应答位写入逻辑“0”，控制器通过回路卡再次向该发生事件的消防通信终端发送寄存器读命令帧或存储器读命令帧；

控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送寄存器写命令帧或存储器写命令帧，寄存器写命令帧或存储器写命令帧中的DATA1数据为消防通信终端中寄存器或存储器的地址信息，DATA2数据为将要写入寄存器或存储器的数据指令信息，校验数据由控制器生成，控制器通过回路卡读取消防通信终端的错误应答回码，判断数据写入是否操作成功。

如图7所示，消防通信终端响应控制器操作的方法具体包含以下步骤：

步骤S1、消防通信终端接收控制器发送的通信数据帧的帧头位、地址数据，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是回路事件查询帧，则进行步骤S2，如果是分组查询帧，则进行步骤S3，如果是读写控制命令帧，则进行步骤S4；

步骤S2、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，在回路事件查询帧的事件回码位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S3、消防通信终端继续接收该通信数据帧的组号数据，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是组间在线查询帧，则进行步骤S5，如果是组内在线查询帧，则进行步骤S6，如果是组间火警事件查询帧，则进行步骤S7，如果是组内火警事件查询帧，则进行步骤S8，如果是组间事件查询帧，则进行步骤S9，如果是组内事件查询帧，则进行步骤S10；

步骤S4、消防通信终端先判断读写控制命令帧中的物理地址是否与本终端的物理地址匹配，如果不匹配，则丢弃该通信数据帧的剩余数据，继续接收下一帧通信数据帧，如果匹配，则消防通信终端继续接收该通信数据帧的命令号位数据，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是寄存器读命令帧或存储器读命令帧，则进行步骤S11，如果是寄存器写命令帧、存储器写命令帧、区域控制命令帧或类型控制命令帧，则进行步骤S12；

步骤S5、消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间在线查询帧的位号中的对应数据位回码；

步骤S6、消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内在线查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内在线查询帧的位号中的对应数据位回码；

步骤S7、发生火警事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间火警事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无火警事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S8、发生火警事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内火警事件查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内火警事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无火警事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S9、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S10、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内事件查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S11、发生事件的消防通信终端继续接收需读取的寄存器或存储器的地址信息，根据接收到的寄存器或存储器的地址信息获得寄存器或存储器中的数据信息，将该数据信息在寄存器读命令帧或存储器读命令帧的DATA2数据位回码，并生成校验信息在寄存器读命令帧或存储器读命令帧的校验数据位回码，若收到寄存器读命令帧或存储器读命令帧的错误应答位为逻辑“1”，则清除本次事件信息；

步骤S12、发生事件的消防通信终端继续接收需写入的存储器或寄存器的地址信息或区域号信息或类型信息、需写入的数据指令、校验数据，对接收的通信数据帧按照读写控制命令帧的校验数据生成规则进行数据校验，若校验正确，则将收到的数据指令信息数据写入对应地址的存储器或寄存器中，若写入成功，在寄存器写命令帧或存储器写命令帧的错误应答位写入逻辑“1”，若校验错误，则不写入数据，并在寄存器写命令帧或存储器写命令帧的错误应答位写入逻辑“0”，将寄存器写命令帧或存储器写命令帧发送给控制器。

综上所述，本发明设计新颖合理、使用操作简便、使用效果好、智能化程度高，能简单方便且及时准确地将信息传送至多个消防通信终端，实现了火灾报警***的控制器与多个控制终端的实时双向通信，通信速度快，传输数据准确，数据可靠性较高，易于扩展应用，有效克服了传统火灾报警***信息传递所存在的缺点，能够更好的适应新型的火灾报警***对更丰富数据通信和更过扩展功能的需求。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种火灾报警***用通信方法，火灾报警***包含控制器和通过回路卡连接控制器的消防通信终端，控制器连接多个回路卡，每个回路卡通过通信总线连接多个消防通信终端；其特征在于，

所述的火灾报警***用通信方法采用数字通信协议通过通信总线实现控制器与消防通信终端之间的双向通信，所述的数字通信协议包含三种通信数据帧格式：回路事件查询帧、分组查询帧、读写控制指令帧；

所述的回路事件查询帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、事件回码位数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据用于表征数据帧的类型，事件回码位数据是消防通信终端的发生事件回码数据，间隔位用于各数据信息的间隔；

所述的分组查询帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、组号数据、间隔位、位号数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据和组号数据用于表征数据帧的类型，位号数据是消防通信终端的组号数值和分组位号数值回码数据，间隔位用于各数据信息的间隔；

所述的读写控制指令帧包含：帧头位、地址数据、间隔位、命令号位数据、间隔位、DATA1数据、间隔位、DATA2数据、间隔位、校验数据、间隔位、错误应答位数据和帧尾位；其中，帧头位和帧尾位分别代表一帧的开始和结尾，地址数据用于存储消防通信终端的物理地址，命令号位数据用于表征数据帧的类型，DATA1数据是消防通信终端内寄存器或存储器的地址信息，DATA2是从消防通信终端中读取的数据信息或将要写入消防通信终端的数据指令信息，校验数据用于进行数据校验，错误应答位数据用于表征数据的读取和写入是否成功，间隔位用于各数据信息的间隔。

2.如权利要求1所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的通信数据帧包括控制器向消防通信终端发送数据的通信发码部分和控制器接收消防通信终端回码数据的通信回码部分：

在所述的通信发码部分，包含多个发码位，在每一发码位中，电源电压切换至第一信号电平的时刻为时钟同步时刻，第一信号电平持续第一时长后切换至电源电压，切换后的电源电压持续不同时长代表帧头位、帧间隔位、帧尾位以及数字信号逻辑0和1；

在所述的通信回码部分，包含多个回码位，在每一回码位中，电源电压切换至第二信号电平的时刻为时钟同步时刻，第二信号电平持续第二时长后再切换至电源电压持续第三时长。

3.如权利要求2所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，在所述的通信回码部分，针对每一回码位数据，消防通信终端在第二信号电平持续的第二时长内是否输出电流代表数字信号逻辑0和1。

4.如权利要求3所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，消防通信终端在第二信号电平持续的第二时长内输出电流代表数字信号逻辑1，不输出电流代表数字信号逻辑0。

5.如权利要求2所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的第一信号电平为0V，所述的第二信号电平为5V。

6.如权利要求1所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧，查询是否有消防通信终端发生事件，控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组查询帧，以分组查询的方式快速定位总线上发生事件的消防通信终端的地址信息，控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送读写控制指令帧，读取消防通信终端内的数据信息或将数据指令信息写入消防通信终端。

7.如权利要求1所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的分组查询帧包含：分组火警事件查询帧、分组事件查询帧、分组在线查询帧，所述的分组火警事件查询帧包含组间火警事件查询帧和组内火警事件查询帧，所述的分组事件查询帧包含组间事件查询帧和组内事件查询帧，所述的分组在线查询帧包含组间在线查询帧和组内在线查询帧；

所述的读写控制命令帧包含：寄存器读命令帧、寄存器写命令帧、存储器读命令帧、存储器写命令帧、区域控制命令帧和类型控制命令帧。

8.如权利要求7所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的控制器分组查询并快速定位消防通信终端事件信息的方法具体包含以下步骤：

步骤S1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧，如果接收到任意一个消防通信终端的事件回码信息，则进行步骤S2，否则继续向所有消防通信终端发送回路事件查询帧；

步骤S2、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组火警事件查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录发生火警事件的消防通信终端的物理地址信息；并继续进行步骤S3；

步骤S3、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组事件查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录发生事件的消防通信终端的物理地址信息。

9.如权利要求8所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的步骤S2包含以下步骤：

步骤S2.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间火警事件查询帧，根据消防通信终端的组号回码信息，获得并记录发生火警事件的消防通信终端所在分组的组号，并进行步骤S2.2；如果没有回码信息，则进行步骤S3；

步骤S2.2、根据发生火警事件的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的消防通信终端发送组内火警事件查询帧，根据发生火警事件的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内发生火警事件的消防通信终端的位号，最终获得发生火警事件的消防通信终端的物理地址信息；并继续进行步骤S3。

10.如权利要求8或9所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的步骤S3包含以下步骤：

步骤S3.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间事件查询帧，根据消防通信终端的组号回码信息，获得并记录发生事件的消防通信终端所在分组的组号，并进行步骤S3.2；

步骤S3.2、根据发生事件的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的消防通信终端发送组内事件查询帧，根据发生事件的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内发生事件的消防通信终端的位号，最终获得发生事件的消防通信终端的物理地址信息。

11.如权利要求8所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，还包含以下步骤：

步骤S0、在控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送回路事件查询帧之前，控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送分组在线查询帧，根据消防通信终端的组号和位号回码信息，获得并记录在线的消防通信终端的地址信息。

12.如权利要求11所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的步骤S0包含以下步骤：

步骤S0.1、控制器通过回路卡向所有消防通信终端发送组间在线查询帧，根据在线的消防通信终端的组号回码信息，获得并记录在线的消防通信终端所在分组的组号；

步骤S0.2、根据在线的消防通信终端所在分组的组号，控制器通过回路卡向每个分组内的在线的消防通信终端发送组内在线查询帧，根据在线的消防通信终端的位号回码信息，获得并记录每个分组内在线的消防通信终端的位号。

13.如权利要求7所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的控制器对发生事件的消防通信终端进行读写操作的方法包含以下步骤：

当控制器对发生事件的消防通信终端进行读操作时，控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送寄存器读命令帧或存储器读命令帧，读取消防通信终端的数据回码信息和校验数据；

当控制器对发生事件的消防通信终端进行写操作时，控制器通过回路卡向发生事件的消防通信终端发送寄存器写命令帧、存储器写命令帧、区域控制命令帧或类型控制命令帧。

14.如权利要求7所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的消防通信终端响应控制器操作的方法具体包含以下步骤：

步骤S1、消防通信终端接收控制器发送的通信数据帧，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是回路事件查询帧，则进行步骤S2，如果是分组查询帧，则进行步骤S3，如果是读写控制命令帧，则进行步骤S4；

步骤S2、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，在回路事件查询帧的事件回码位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S3、消防通信终端继续接收该通信数据帧的组号数据，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是组间在线查询帧，则进行步骤S5，如果是组内在线查询帧，则进行步骤S6，如果是组间火警事件查询帧，则进行步骤S7，如果是组内火警事件查询帧，则进行步骤S8，如果是组间事件查询帧，则进行步骤S9，如果是组内事件查询帧，则进行步骤S10；

步骤S4、消防通信终端继续接收该通信数据帧的命令号位数据，判断该通信数据帧是何种帧格式，如果是寄存器读命令帧或存储器读命令帧，则进行步骤S11，如果是寄存器写命令帧、存储器写命令帧、区域控制命令帧或类型控制命令帧，则进行步骤S12；

步骤S5、消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间在线查询帧的位号中的对应数据位回码；

步骤S6、消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内在线查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内在线查询帧的位号中的对应数据位回码；

步骤S7、发生火警事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间火警事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无火警事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S8、发生火警事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内火警事件查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内火警事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无火警事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S9、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据消防通信终端的地址，自动计算出对应的分组组号，将组号信息在组间事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S10、发生事件的消防通信终端继续接收该通信数据帧的剩余数据，根据组内事件查询帧中的组号数据和消防通信终端的地址，自动计算出组内位号，将位号信息在组内事件查询帧的位号中的对应数据位回码，无事件发生的消防通信终端不进行回码；

步骤S11、发生事件的消防通信终端继续接收需读取的寄存器或存储器的地址信息，根据接收到的寄存器或存储器的地址信息获得寄存器或存储器中的数据信息，将该数据信息在寄存器读命令帧或存储器读命令帧的DATA2数据位回码；

步骤S12、发生事件的消防通信终端继续接收需写入的存储器或寄存器的地址信息或区域号信息或类型信息、被写入的数据指令、校验数据，将收到的数据指令信息数据写入对应地址的存储器或寄存器中。

15.如权利要求14所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，当控制器对发生事件的消防通信终端进行读写操作的时候，进行数据校验并验证读写操作是否成功。

16.如权利要求14所述的火灾报警***用通信方法，其特征在于，所述的步骤S4中，消防通信终端先判断读写控制命令帧中的物理地址是否与本终端的物理地址匹配，如果不匹配，则丢弃该通信数据帧的剩余数据，继续接收下一帧通信数据帧，如果匹配，则消防通信终端继续接收该通信数据帧的命令号位数据，判断该通信数据帧是何种帧格式。