CN117081878A - 基于can总线的电子货架***以及电子货架管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计量箱技术领域，尤其涉及一种基于控制器局域网总线的电子货架***以及电子货架管理方法,该***包括主机模块、通信转换模块以及至少两个货位模块；主机模块中包括上位机设备、下位机设备以及第一通信模块；通信转换模块中包括通信转换单片机、第二通信模块以及CAN总线模块；货位模块中包括货位模块单片机、红外传感器、射频识别RFID模块、点阵屏以及CAN总线模块。在电子货架***的架构设置上，通过基于CAN总线的通信方式替代了RS485的通信方式，使得通信转换模块对于电子货位模块的数据接收以及数据处理过程在结合CAN总线特性的情况下效率提高，降低了电子货架***的开发和维护难度。
Description
技术领域
本发明涉及智能工厂技术领域，尤其涉及一种基于控制器局域网（ControllerArea Network，CAN）总线的电子货架***以及电子货架管理方法。
背景技术
随着代加工行业的发展，目前很多产业通过工序外协的方式进行产品生产，如芯片生产产业。在此类产业中，由于加工环节多，外协步骤多，会导致难以即时掌握生产进度和状态，加大了管理难度，致使客户需求无法及时满足。因此，引入智能化管理的方式对于产品进度实施监控是较为高效的方式。
相关技术中，存在基于射频识别技术的电子货架***。此类电子货架***主要由以下几部分组成: RFID 阅读器、LED 显示屏、通信主机和上位机管理***。RFID阅读器用于对晶圆盒上的玻璃管应答器进行读写;LED 显示屏用于显示晶圆盒相关信息; 通信主机用于RFID 阅读器的控制和数据传输; 玻璃管应答器安装在晶圆盒底部，用于存储晶圆盒唯一识别码等信息，货架上每个货位均安装有一个RFID 阅读器和LED 显示屏，每个货架上安装一个通信主机，通信主机和RFID 阅读器采用RS485 总线进行通信。电子货架***工作时，先由RFID 阅读器的光电感应模块进行检测，若检测到当前位置存放有晶圆盒，则产生一个控制信号。RFID 阅读器的中央处理模块接收到控制信号后，对晶圆盒上玻璃管应答器的存储信息进行读取，并将读取到的晶圆盒唯一识别码发送到LED 显示屏进行实时显示。同时，通信主机通过RS485 总线轮询各RFID 阅读器，从而进行通信。
然而，由于RS485的技术特性，开发难度大，开发周期长，且总线通常不带隔离，在***节点出现故障时，无法进行定位，即相关技术中的电子货架***的开发和维护难度较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供了一种基于CAN总线的电子货架***以及电子货架管理方法，降低了电子货架***的开发和维护难度，该技术方案如下：
一方面，提供了一种基于CAN总线的电子货架***，该***包括主机模块、通信转换模块以及至少两个货位模块；
主机模块中包括上位机设备、下位机设备以及第一通信模块；
通信转换模块中包括通信转换单片机、第二通信模块以及CAN总线模块；
货位模块中包括货位模块单片机、红外传感器、射频识别（Radio FrequencyIdenfication,RFID）模块以及CAN总线模块，其中，红外传感器用于识别存取货动作，RFID模块用于基于货物标识识别货物类型；
第一通信模块与第二通信模块的通信协议一致；
主机模块与通信转换模块通过第一通信模块以及第二通信模块的匹配通信连接，通信模块与一个货位模块通过CAN总线模块通信连接；相邻两个货位模块之间通过CAN总线模块连接。
在一个可选的实施例中，每个货位模块对应有一个实体货架格；
RFID模块以及红外传感器位于实体货架格的内部；
RFID模块的位置与实体货架格内部的货物摆放位置对应，红外传感器的位置与实体货架格的开口位置对应。
在一个可选的实施例中，货位模块还包括点阵屏；
点阵屏的数量与实体货架格的数量对应；
点阵屏设置于实体货架格的外侧。
在一个可选的实施例中，第一通信模块与第二通信模块的协议为RS232通信协议。
在一个可选的实施例中，主机模块中还包括无线通信模块；
无线通信模块与下位机设备通信连接。
另一方面，提供了一种电子货架管理方法，该方法应用于如上任一所示的电子货架管理***中，该方法包括：
货位模块通过货位模块单片机接收红外传感器的货架存取动作数据，以及RFID模块采集的货物数据；基于货架存取动作数据以及货物数据生成第一上报数据并传输至CAN总线模块，第一上报数据实现为基于CAN总线的通信数据块形式；通过CAN总线模块将第一上报数据传输至通信转换模块中的转换单片机中；
通信转换模块通过CAN总线模块汇总每个货位模块上传的第一上报数据；基于第一上报数据生成第二上报数据；通过第二通信模块向主机模块发送第二上报数据；
主机模块通过第一通信模块接收第二上报数据；对第二上报数据进行处理，得到电子货架管理数据。
在一个可选的实施例中，每个货位模块对应有一个实体货架格，货位模块还包括点阵屏，点阵屏的数量与实体货架格的数量对应；
该方法还包括：
货位模块通过货位模块单片机基于货架存取动作数据以及货物数据生成显示数据；基于显示数据在点阵屏上进行与实体货架格对应的货物状态显示。
在一个可选的实施例中，基于显示数据在点阵屏上进行与实体货架格对应的货物状态显示之前，包括：
货位模块通过货位模块单片机接收货物状态显示信号，货物状态显示信号为基于在点阵屏上的触控操作生成的信号。
在一个可选的实施例中，主机模块还包括显示屏；
该方法还包括：
主机模块基于电子货架管理数据生成显示数据，显示数据用于在显示屏上显示与货位模块对应的货物取放与管理情况。
在一个可选的实施例中，主机模块还包括无线通信模块；
该方法还包括：
主机模块通过无线通信模块对电子货架管理数据进行上传处理。
本申请至少包括如下有益效果：
在电子货架***的架构设置上，通过基于CAN总线的通信方式替代了RS485的通信方式，使得通信转换模块对于电子货位模块的数据接收以及数据处理过程在结合CAN总线特性的情况下效率提高，降低了电子货架***的开发和维护难度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种基于CAN总线的电子货架***的框架示意图。
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种货架的示意图。
图3示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种基于CAN总线的电子货架***的框架示意图。
图4示出了本申请一个示例性实施例提供的一种电子货架管理方法的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，本申请所述的电子货架***可以实现为晶圆代加工厂的电子货架***，或，玻璃生产厂的电子货架***。本申请对于电子货架***的实际用途不做限定。
图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种基于CAN总线的电子货架***的框架示意图，请参考图1，该***包括主机模块10、通信转换模块20以及至少两个货位模块30；主机模块10中包括上位机设备110、下位机设备120以及第一通信模块130；通信转换模块20中包括通信转换单片机210、第二通信模块220以及CAN总线模块230；货位模块30中包括货位模块单片机310、红外传感器320、RFID模块330以及CAN总线模块340，其中，红外传感器320用于识别存取货动作，RFID模块330用于基于货物标识识别货物类型；第一通信模块130与第二通信模块220的通信协议一致；主机模块10与通信转换模块20通过第一通信模块130以及第二通信模块220的匹配通信连接，通信模块20与一个货位模块30通过CAN总线模块230通信连接；相邻两个货位模块之间通过CAN总线模块240连接。
本申请实施例中，各个货位模块之间设置CAN总线模块，在货位模块的货位模块单片机产生数据后，即通过CAN总线模块进行数据上传，使得通信转换模块中的CAN总线模块接收到对应数据。在本申请实施例中，由于CAN总线模块的形态以及功能一致，故不进行区分，涉及货位模块中的CAN总线模块即为货架CAN总线模块，涉及通信转换模块中的CAN总线模块即为通信转换CAN总线模块。
本申请实施例中，通信转换模块中的CAN总线模块仅与一个货位模块中的CAN总线模块通信连接，以减少资源消耗。
在本申请实施例中，货位模块为与存放产品的货架相对应的模块。需要说明的是，本申请各个实施例中，存储在货位模块内的产品都附有能够通过RFID模块进行识别的标签。在一个示例中，单片机的型号为：GD32F303红外传感器的型号为：TCRT5000 RFID模块的型号为：TMS3705AG4。可选地，一个货位模块对应一个货架区域，在该货架区域内，存放的货物信息能够被RFID模块获取，货物的存取动作能够被红外传感器识别，货位模块单片机对于接收到的数据进行打包，以生成用于向主机模块上报的数据。
本申请实施例中，主机模块与通信转换模块不通过CAN总线模块连接，而通过第一通信模块与第二通信模块的匹配实现通信连接，以提高传输速度。可选地，第一通信模块与第二通信模块均为适配RS232协议的通信模块。
在本申请实施例中，主机模块实现为下位机设备与上位机设备的组合。下位机设备用于接收数据并下发控制指令，上位机设备用于进行界面显示，并向工作人员提供操作环境。本申请对于上位机设备以及下位机设备的具体实现方式不做限定，且在一些实施例中，上位机设备与下位机设备实现为一体化设备。
在一个可选的实施例中，请参考图2以及图3。如图2所示，每个货位模块对应有一个实体货架格240；RFID模块211以及红外传感器320位于实体货架格210的内部；RFID模块330的位置与实体货架格240内部的货物202摆放位置对应，红外传感器320的位置与实体货架格240的开口位置对应。在此情况下，货位模块240还包括点阵屏350；点阵屏350的数量与实体货架格240的数量对应；点阵屏350设置于实体货架格230的外侧。在此情况下，一个货位模块即用于监控一个货架格内的货物，以及与该货架内货物关联的，发生在货架格内的货物存取事件。
在一个可选的实施例中，请参考图3，主机模块10中还包括无线通信模块140；无线通信模块140与下位机设备120通信连接。可选地，该无线通信模块140实现为2.4G无线网络模块，本申请对于无线通信模块的具体形态不做限定。可选的，主机模块还包括显示屏150。
需要说明的是，相对于RS485通信，基于CAN总线的通信具有的优势如下：
1，速度与距离：CAN与RS485以1Mbit/S的高速率传输的距离都不超过100M，在高速上的距离相近。但是在低速时CAN以5Kbit/S时，距离可达10KM，而485只能到1219米左右（都无中继）。可见CAN在长距离的传输上拥有绝对的优势。
2，总线利用率：RS485是单主从结构，即一个总线上只能有一台主机，通讯都由它发起的，且在通讯发起后需要接收答复，受到答复后，主机才向下一个节点询问，这样是为了防止多个节点向总线发送数据，而造成数据错乱。而CAN是多主从结构，每个节点都有CAN控制器，多个节点发送时，以发送的ID号(标识符)自动进行仲裁，这样就可以实现总线数据不错乱，而且一个节点发完，另一个节点可以探测到总线空闲，而马上发送，这样省去了主机的询问，提高了总线利用率，增强了快速性。
3，错误检测机制，RS485只规定了物理层，而没有数据链路层，所以它对错误是无法识别的，除非一些短路等物理错误。这样容易导致在一个节点被破坏的情况下，模块仍然持续向总线发数据（一直发1），最终造成整个总线瘫痪。所以RS485一旦存在单个损坏节点，总线网络都将瘫痪。而CAN总线有CAN控制器，可以对总线任何错误进行检测，在一个示例中，若如果自身错误超过128个，就自动闭锁。保护总线。如果检测到其他节点错误或者自身错误，都会向总线发送错误帧，以提示其他节点。这样CAN总线一旦有一个节点MCU程序跑飞了，它的控制器自动闭锁。保护总线。所以在安全性要求高的网路，CAN是很强的。
4，CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS485网络中，当***有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。
5．CAN具有完善的通信协议，可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低了***的开发难度，缩短了开发周期。
结合图1至图3以及对应说明，图4示出了本申请一个示例性实施例提供的一种电子货架管理方法的流程示意图，以该方法应用于如图1或图3所示的电子货架***中为例进行说明，该方法包括：
步骤401，货位模块通过货位模块单片机接收红外传感器的货架存取动作数据，以及RFID模块采集的货物数据。
在本申请实施例中，货物数据为RFID模块通过条形码识别、二维码识别等方式获取的数据，货架存取动作数据为红外传感器模块响应于用户的存取货操作生成的数据。在一个示例中，用户通过机械设备或直接进入红外传感器的采集位置进行货物的获取，将触发红外传感器，以生成货架存取动作数据，而RFID模块实时对于实体货架内的货物进行二维码数据或条形码数据的采集，将生成货物数据。
步骤402，货位模块基于货架存取动作数据以及货物数据生成第一上报数据并传输至CAN总线模块。
在本申请实施例中，第一上报数据为适配CAN总线传输方式的格式的数据，在一个示例中，CAN总线协议通过通信数据块进行编码，且对应第一上表数据，生成11位或29为的二进制数作为数据块的标识码，实现数据传输。也即，第一上报数据实现为基于CAN总线的通信数据块形式。
步骤403，通过CAN总线模块将第一上报数据传输至通信转换模块中。
该过程即为第一上报数据的传输过程，可选地，第一上报数据传输至通信转换模块内的CAN总线模块中。
步骤404，通信转换模块通过CAN总线模块汇总每个货位模块上传的第一上报数据。
该过程为第一上报数据的接收过程。由于通信转换模块的CAN总线模块仅与一个货架上的CAN总线模块连接，故在通信转换模块上的CAN总线模块还具有数据汇总功能。
步骤405，通信转换模块基于第一上报数据生成第二上报数据。
在本申请实施例中，通信转换模块适配CAN总线通信方式以及第一通信模块的通信方式，进行数据形式的转换。
步骤406，通信转换模块通过第二通信模块向主机模块发送第二上报数据。
该过程即为第二上报数据的发送过程。
步骤407，主机模块通过第一通信模块接收第二上报数据。
该过程即为第二通信数据的接收过程。
步骤408，主机模块对第二上报数据进行处理，得到电子货架管理数据。
在本申请实施例中，电子货架管理数据即为对应记录不同实体货架格上的货物信息以及存取动作所产生的数据。可选地，电子货架管理数据实现为列表形式。
综上，本申请实施例的方法，在电子货架***的架构设置上，通过基于CAN总线的通信方式替代了RS485的通信方式，使得通信转换模块对于电子货位模块的数据接收以及数据处理过程在结合CAN总线特性的情况下效率提高，降低了电子货架***的开发和维护难度。
在一个可选的实施例中，在货位模块还具有点阵屏的情况下，货位模块通过货位模块单片机基于货架存取动作数据以及货物数据生成显示数据；基于显示数据在点阵屏上进行与实体货架格对应的货物状态显示，还能够通过货位模块单片机接收货物状态显示信号，货物状态显示信号为基于在点阵屏上的触控操作生成的信号。即，点阵屏具有直接显示货物状态，或响应于用户的唤起操作直观显示货物状态的功能。
在一个可选的实施例中，在主机模块的上位机实现为显示屏的情况下，主机模块基于电子货架管理数据生成显示数据，显示数据用于在显示屏上显示与货位模块对应的货物取放与管理情况。
在一个可选的实施例中，主机模块配置有无线通信模块，主机模块能够通过无线通信模块对电子货架管理数据进行上传处理。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于CAN总线的电子货架***，其特征在于，所述基于CAN总线的电子货架***包括主机模块、通信转换模块以及至少两个货位模块；
所述主机模块中包括上位机设备、下位机设备以及第一通信模块；
所述通信转换模块中包括、第二通信模块以及CAN总线模块；
所述货位模块中包括货位模块单片机、红外传感器、射频识别RFID模块以及CAN总线模块，其中，所述红外传感器用于识别存取货动作，所述RFID模块用于基于货物标识识别货物类型；
所述第一通信模块与所述第二通信模块的通信协议一致；
所述主机模块与所述通信转换模块通过第一通信模块以及第二通信模块的匹配通信连接，所述通信模块与一个所述货位模块通过所述CAN总线模块通信连接；相邻两个所述货位模块之间通过所述CAN总线模块连接。
2.根据权利要求1所述的电子货架***，其特征在于，每个所述货位模块对应有一个实体货架格；
所述RFID模块以及所述红外传感器位于所述实体货架格的内部；
所述RFID模块的位置与所述实体货架格内部的货物摆放位置对应，所述红外传感器的位置与所述实体货架格的开口位置对应。
3.根据权利要求2所述的电子货架***，其特征在于，所述货位模块还包括点阵屏；
所述点阵屏的数量与所述实体货架格的数量对应；
所述点阵屏设置于所述实体货架格的外侧。
4.根据权利要求1所述的电子货架***，其特征在于，所述第一通信模块与所述第二通信模块的协议为RS232通信协议。
5.根据权利要求1所述的电子货架***，其特征在于，所述主机模块中还包括无线通信模块；
所述无线通信模块与所述下位机设备通信连接。
6.一种电子货架管理方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至5任一所述的基于CAN总线的电子货架***中，所述方法包括：
货位模块通过货位模块单片机接收红外传感器的货架存取动作数据，以及RFID模块采集的货物数据；基于所述货架存取动作数据以及所述货物数据生成第一上报数据并传输至CAN总线模块，所述第一上报数据实现为基于CAN总线的通信数据块形式；通过所述CAN总线模块将所述第一上报数据传输至通信转换模块中；
所述通信转换模块通过所述CAN总线模块汇总每个所述货位模块上传的所述第一上报数据；基于所述第一上报数据生成第二上报数据；通过所述第二通信模块向主机模块发送所述第二上报数据；
所述主机模块通过所述第一通信模块接收所述第二上报数据；对所述第二上报数据进行处理，得到电子货架管理数据。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述每个所述货位模块对应有一个实体货架格，所述货位模块还包括点阵屏，所述点阵屏的数量与所述实体货架格的数量对应；
所述方法还包括：
所述货位模块通过所述货位模块单片机基于所述货架存取动作数据以及所述货物数据生成显示数据；基于所述显示数据在所述点阵屏上进行与所述实体货架格对应的货物状态显示。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述显示数据在所述点阵屏上进行与所述实体货架格对应的货物状态显示之前，包括：
所述货位模块通过所述货位模块单片机接收货物状态显示信号，所述货物状态显示信号为基于在点阵屏上的触控操作生成的信号。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述主机模块还包括显示屏；
所述方法还包括：
所述主机模块基于所述电子货架管理数据生成显示数据，所述显示数据用于在所述显示屏上显示与所述货位模块对应的货物取放与管理情况。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述主机模块还包括无线通信模块；
所述方法还包括：
所述主机模块通过所述无线通信模块对所述电子货架管理数据进行上传处理。
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