供給輸出鎖存和信號(hào)調(diào)節(jié)電路135，以將其提供給輸出電路125M、126M、127M和128M。
[0027]在本示例中，使用旋轉(zhuǎn)開關(guān)131來確定模塊地址以唯一地識(shí)別每個(gè)I/O模塊。在默認(rèn)或故障保護(hù)條件下使用DIP開關(guān)132來指示期望輸出。在當(dāng)前呈現(xiàn)的實(shí)施例中，可將每個(gè)輸出指示為設(shè)置在故障保護(hù)狀態(tài)時(shí)的在三個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)。一個(gè)為“高”，一個(gè)為“低”以及另一個(gè)是最后已知的良好發(fā)射狀態(tài)。此選擇由用戶經(jīng)由設(shè)置適當(dāng)DIP開關(guān)來完成。
[0028]本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是能夠采取低和高來指明數(shù)字信號(hào)的邏輯狀態(tài)且所述低和高不一定對(duì)應(yīng)于電壓或電流的實(shí)際量值是較高或較低。在其它模塊中，可支持模擬信號(hào)，并且可要求故障保護(hù)電條件的不同指定，例如特定電壓水平或阻抗。還可以支持多值狀態(tài)。
[0029]操作
[0030]存在對(duì)于主端和從端一般共用的各種操作階段。其包括安裝、初始化、檢索到I/O模塊的輸入信號(hào)的狀態(tài)、發(fā)射那些輸入信號(hào)的狀態(tài)、接收關(guān)于另一側(cè)的輸入信號(hào)的信息以及將該信息發(fā)送到適當(dāng)I/O模塊以用于輸出。還存在執(zhí)行各種檢錯(cuò)任務(wù)。
[0031]安裝
[0032]由于當(dāng)前描述實(shí)施例的封裝，通過將模塊附著到具有無源RS485底板202的DIN15導(dǎo)軌來簡(jiǎn)單地執(zhí)行模塊的安裝。可以在總線上面安裝一個(gè)控制器模塊和多達(dá)十六個(gè)I/O模塊以創(chuàng)建配對(duì)系統(tǒng)的一端。為了完成安裝，將每個(gè)I/O模塊的尋址旋轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)定為唯一值，以及做出任何故障保護(hù)狀態(tài)選擇并在DIP開關(guān)中對(duì)其進(jìn)行編碼;并將期望的信令導(dǎo)線附著到終端塊。
[0033]將第一安裝系統(tǒng)稱為近端，在遠(yuǎn)端處重復(fù)這些步驟。兩個(gè)末端中的一個(gè)被指定為主端以及另一個(gè)為從端。這并不傳達(dá)信號(hào)方向或所指定位置的“重要性”的特定意義。其僅僅是在本實(shí)施例中選擇的單元內(nèi)通信協(xié)議的特性。
[0034]每個(gè)末端處的控制器是用于相互無線電可尋址性的配對(duì)單元。并且，I/O模塊是相應(yīng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)地址處的兼容、可互工作單元。也就是說，具有地址I的近端處的I/o模塊將與遠(yuǎn)端處的被設(shè)定為地址I的I/o模塊交換信息，并且因此必須是兼容的以便提供有用功能。在本實(shí)施例中使用的無線電模塊是被設(shè)計(jì)成使用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行操作的DigiInternat1nal XBee模塊。此標(biāo)準(zhǔn)意圖用于所謂的低速率數(shù)據(jù)傳輸。
[0035]在對(duì)稱I/O模塊的情況下，如在圖4的單元中，近端和遠(yuǎn)端模塊能夠是完全相同的單元。另一構(gòu)造選項(xiàng)是具有兩者都在框圖級(jí)別用圖4描述但可能具有不同信號(hào)電平的單元。接近于控制站的一個(gè)可能是TTL邏輯電平，而其另外的相似配對(duì)物可能具有光隔離的基于電流的I/O電平。在那種情況下，信號(hào)將跟蹤其相應(yīng)信號(hào)，但是將不會(huì)被嚴(yán)格地鏡像。另一示例將是反相鏡像。
[0036]成對(duì)模塊的另一情況可能是具有八個(gè)輸入的地址2處的遠(yuǎn)端模塊和具有八個(gè)輸出的地址2處的成對(duì)的近端模塊。這些將不是完全相同的單元類型，但是其將是兼容單元。
[0037]初始化
[0038]在通電或硬復(fù)位時(shí)，每個(gè)末端處的系統(tǒng)將在從O至15的地址處在其半雙工、多分支總線上對(duì)I/O單元進(jìn)行輪詢。在本示例實(shí)施例中，I/O模塊在固定時(shí)隙中用固定尺寸的分組進(jìn)行響應(yīng)。該時(shí)隙最初由旋轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)置確定，較高地址具有在較低地址之后的時(shí)隙?？刂破髂軌蛟诖藭r(shí)執(zhí)行某些系統(tǒng)檢查以尋找地址沖突以及進(jìn)行已安裝模塊類型的內(nèi)部映射?？刂破鬟€能夠重新分配模塊地址以便改善效率。這些操作是在近端和遠(yuǎn)端兩者處獨(dú)立地完成。
[0039]一般連續(xù)操作
[0040]在初始化之后，能夠進(jìn)行系統(tǒng)間通信。主端以單播方式將傳輸?shù)闹芷谛酝话l(fā)引導(dǎo)至從端的唯一無線電地址。在一個(gè)模式下，這可以是每秒一次。對(duì)于發(fā)現(xiàn)由主端安裝的每個(gè)I/O模塊突發(fā)將包含報(bào)頭和固定尺寸的分組。由控制器通過多分支總線從每個(gè)相應(yīng)I/O模塊事先檢索這些分組。
[0041]已經(jīng)靜靜地等待來自主端的傳輸?shù)膹亩私邮罩芷谛酝话l(fā)并將接收數(shù)據(jù)分解成報(bào)頭和按I/O模塊的固定尺寸分組。使用本地多分支總線將那些分組發(fā)送到其各自模塊。基于其地址，I/O模塊接收那些分組并使用該信息來鏡像主端被反映信號(hào)。
[0042]為了完成鏡像系統(tǒng)的對(duì)稱性，從控制器對(duì)于其I/O模塊的各自輸入對(duì)其I/O模塊進(jìn)行輪詢，創(chuàng)建復(fù)合數(shù)據(jù)分組，并且將以單播方式尋址的復(fù)合數(shù)據(jù)分組發(fā)射到主端。只要這在主端的下一周期性傳輸之前完成，其應(yīng)很容易地被主端接收到而沒有沖突、流量控制要求或其它復(fù)雜協(xié)議要求。主端接收此數(shù)據(jù)并將各個(gè)分組發(fā)送到其I/O模塊。
[0043]圖5示出了傳輸?shù)暮?jiǎn)化視圖。以一秒間隔，主端發(fā)出順序編號(hào)的數(shù)據(jù)分組300M、301M。在接收到并處理這些分組中的每一個(gè)之后，從端獲取其本地I/O模塊的數(shù)據(jù)并通過發(fā)出相應(yīng)分組300S、301S進(jìn)行響應(yīng)。如在圖6A和6B中所見，時(shí)間量化鏡像是電輸入信號(hào)狀態(tài)的周期性采樣和發(fā)射的結(jié)果。
[0044]使用圖1的模塊120和120’的信號(hào)作為示例，圖6A和6B示出了將被轉(zhuǎn)化為遠(yuǎn)程鏡像信號(hào)的本地信號(hào)的周期性采樣。圖6A示出了其各起始點(diǎn)處的信號(hào)以及圖6B示出了那些信號(hào)的鏡像版本的時(shí)序。時(shí)間標(biāo)記表示秒。
[0045]標(biāo)記為321的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生了轉(zhuǎn)變322，轉(zhuǎn)變323產(chǎn)生了轉(zhuǎn)變324，以及轉(zhuǎn)變325產(chǎn)生了轉(zhuǎn)變326。要注意的一件事是比抽樣時(shí)間更快速地改變的信號(hào)能夠具有在遠(yuǎn)端處沒有效果的“暫態(tài)”轉(zhuǎn)變327。
[0046]主端操作
[0047]圖7的流程圖示出了主端的動(dòng)作的簡(jiǎn)化視圖。在步驟SlOO處，控制器對(duì)其本地連接I/O模塊進(jìn)行輪詢。其從每個(gè)已安裝模塊接收固定尺寸的數(shù)據(jù)分組。
[0048]在步驟SlOl中，將來自各種I/O模塊的分組編譯成用于傳輸?shù)娜纸M，其包括具有尋址信息的報(bào)頭、序號(hào)和系統(tǒng)的該末端的狀態(tài)的映射表。在本示例中，用在制造時(shí)被構(gòu)造到控制器中的密鑰將數(shù)據(jù)加密。
[0049]控制器然后經(jīng)由串行總線將此組合分組發(fā)送到無線電模塊。無線電模塊然后通過無線發(fā)送該分組--S102。無線電是由Digi Internat1nal制造的許多無線電模塊類型中的一個(gè)。Digi提供在RF頻率和傳輸類型方面不同但具有共同的形狀因子和系統(tǒng)側(cè)接口的多種無線電模塊。這允許隨著可交換無線電類型而改變本實(shí)施例。選項(xiàng)包括跳頻、擴(kuò)展頻譜等。當(dāng)然，點(diǎn)到點(diǎn)系統(tǒng)的兩端將具有可相互工作的無線電。
[0050]在發(fā)射之后，主端可用于從其關(guān)聯(lián)從端接收相應(yīng)響應(yīng)一一S103。在此時(shí)間期間，計(jì)算超時(shí)時(shí)段一一S104。如果在預(yù)定時(shí)間之后未接收到適當(dāng)響應(yīng)，則發(fā)送控制以進(jìn)行圖9中所示的故障保護(hù)順序。
[0051]當(dāng)從從端接收到適當(dāng)且及時(shí)的分組時(shí)，其被分解成子分組，每個(gè)子分組通過本地多分支總線被發(fā)送到各個(gè)I/O模塊一一S105。還可以對(duì)于適當(dāng)序號(hào)及其它構(gòu)造兼容性檢查報(bào)頭分組。
[0052]作為主端，此動(dòng)作順序確定全系統(tǒng)范圍的傳輸?shù)闹芷谛浴Ｔ诒緦?shí)施例中，存在兩個(gè)傳輸速率。如上所述，選項(xiàng)中的一個(gè)是每秒一次。此選項(xiàng)對(duì)于緩慢地改變信號(hào)而言能夠是非常有價(jià)值的。節(jié)省了電池壽命和通話擁塞這兩者。然而，如果信號(hào)更快速地改變，或者如果期望減少的時(shí)延，則能夠?qū)卧O(shè)置在“快速”模式下。通過圖1、2和3中所示的按鈕111來切換該模式。在快速模式下，重復(fù)率取決于安裝的I/O模塊的數(shù)目。在僅一個(gè)模塊的情況下，重復(fù)率是每100毫秒。隨著添加更多模塊，“快速”速率接近于慢速速率的二分之一值。
[0053]做出關(guān)于單元處于快速還是慢速重復(fù)率狀態(tài)的確定一一S106。接下來，插入適當(dāng)時(shí)延——S107、S108。在時(shí)延之后，重新進(jìn)入該順序。
[0054]從端操作
[0055]