專利名稱：樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)及其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)器件及網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)，更具體地說，涉及一種使用嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及由該種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)通信中，RS-485標(biāo)準(zhǔn)總線具有高速長距離傳遞信息的優(yōu)勢(用100Kbps的速度傳遞信息可達(dá)1200m，若采用近距離傳遞信息，12m以內(nèi)傳送信息速率可達(dá)10Mbps)，在分布式集散系統(tǒng)中，分散的信號采集、控制系統(tǒng)、樓宇管理系統(tǒng)、工程局域網(wǎng)中都具有廣泛的應(yīng)用。
由于RS-485具有N對N雙向傳遞的特點(diǎn)，大多工程技術(shù)人員都樂意采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)聯(lián)網(wǎng)，但隨著結(jié)點(diǎn)的增加，信息傳遞將受到485器件扇出極限的限制，盡管可以采用中繼技術(shù)，但信道無法避免受到總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固有瓶頸效應(yīng)的威脅，整個系統(tǒng)的實(shí)時性隨著結(jié)點(diǎn)的增加明顯下降。從提高性價比的角度來看，與其采用中繼器構(gòu)成總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不是最理想的選擇。構(gòu)成如圖1所示的樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)是更好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。仔細(xì)分析圖1所示的樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，可見，就每一個分支來說，其是一個鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)中，所使用的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由于缺乏必要的轉(zhuǎn)換器件，不能直接構(gòu)成樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中所需要的分支結(jié)構(gòu)——即鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)。這就極大地限制了網(wǎng)絡(luò)性能的改善。
于是，在本領(lǐng)域中就需要一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及由該種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，以使得網(wǎng)絡(luò)能夠使性能較佳的樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及由該種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，以使得網(wǎng)絡(luò)能夠使用性能較佳的樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括第一與第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，都包括兩個控制端(R)和(S)；一控制單元，與所述控制端(R)、(S)相連，根據(jù)從控制端(R)、(S)接收的信號產(chǎn)生控制信號；一時鐘單元，與所述控制單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號并根據(jù)該信號產(chǎn)生時鐘信號；一分頻延時單元，與所述控制單元和所述時鐘單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號和所述時鐘單元產(chǎn)生的時鐘信號進(jìn)行分頻延時；兩個輸入端(I)和(I)、兩個輸出端(O)和(O)，所述兩個輸入端(I)和(I)以及兩個輸出端(O)和(O)連接一模擬開關(guān)，并通過模擬開關(guān)與分頻延時單元相連；第一接口，與所述第一嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連；第二接口，與所述第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連；一控制器，與所述第一和第二接口相連，還連接到所述第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的控制端(R)和(S)；其中，所述第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連后作為整個節(jié)點(diǎn)的輸入端，而第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸出端(O)和(O)分別作為整個節(jié)點(diǎn)的第一和第二輸出端。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述第一和第二接口為RS-485接口。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器中的時鐘單元包括由第一與非門(G1)和第二與非門(G2)、電阻(R1)和電容(C7)組成的多諧振蕩器，其中第一與非門(G1)的兩個輸入端、電阻(R1)的一端以及電容(C7)的一端相連接；第一與非門(G1)的輸出端與電阻(R1)的另一端相連，且連接到第二與非門(G2)的一輸入端，第二與非門(G2)的另一輸入端連接到控制端(S)；第二與非門(G2)的輸出端與電容(C7)的另一端相連，并連接到所述分頻時鐘單元。
所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器中的分頻延時單元包括一計數(shù)器和由第三與非門(G3)和第四與非門(G4)組成的電路，其中所述計數(shù)器接收來自所述時鐘單元的輸出，該計數(shù)器的輸出連接到第三與非門(G3)的一個輸入端，第三與非門(G3)的另一個輸入端連接到控制端(S)，第三與非門(G3)的輸出端連接到第四與非門(G4)的一輸入端；第四與非門(G4)的另一輸入端連接到控制端(R)，第四與非門(G4)的輸出端通過模擬開關(guān)連接到兩個輸入端(I)和(I)以及兩個輸出端(O)和(O)。
所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器中的模擬開關(guān)為包括兩個場效應(yīng)管(M1)和(M2)，兩個管的柵極相連，且一同連接到第四與非門(G4)的輸出，第一場效應(yīng)管(M1)的源極和漏極分別接第一輸入端(I)和第一輸出端(O)，而第二場效應(yīng)管(M2)的源極和漏極分別接第二輸入端(I)和第二輸出端(O)。
所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器中的控制單元包括由第一與非門(G1)和第二與非門(G2)、電阻(R1)和電容(C7)組成的多諧振蕩器、由第三與非門(G3)和第四與非門(G4)組成的電路以及由第一場效應(yīng)管(M1)和第二場效應(yīng)關(guān)(M2)組成的模擬開關(guān)。
所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器還包括一能源轉(zhuǎn)換電路，可從信號中獲取能源，該電路包括相互并聯(lián)的第一二極管(D1)和第二二極管(D2)，其中第一二極管(D1)負(fù)極與第一輸入端(I)相連，正極與第二輸入端(I)相連，第二二極管(D2)負(fù)極與第二輸入端(I)相連，正極與第一輸入端(I)相連，且其中第一二極管(D1)的負(fù)極與第一輸入端(I)之間還連接有電容(C1)，第一二極管(D1)的正極和第二二極管(D2)的負(fù)極之間還連接有電容(C2)；相互并聯(lián)的第三二極管(D3)和第四二極管(D4)，其中第四二極管(D4)負(fù)極與第一輸出端(O)相連，正極與第二輸出端(O)相連，第三二極管(D3)負(fù)極與第二輸出端(O)相連，正極與第一輸出端(O)相連，且其中第四二極管(D4)的負(fù)極與第一輸出端(O)之間還連接有電容(C4)，第四二極管(D4)的正極和第三二極管(D3)的負(fù)極之間還連接有電容(C3)；第五二極管(D5)，負(fù)極連接到第二輸入端(I)，正極連接到第六二極管(D6)的正極，第六二極管(D6)的負(fù)極連接到第二輸出端(O)；第二二極管(D2)的負(fù)極與第五二極管(D5)、第六二極管(D6)的正極之間連接有電容(C5)；第七二極管(D7)，正極連接電源V，負(fù)極連接到第二二極管(D2)和第三二極管(D3)的負(fù)極。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種網(wǎng)絡(luò)中的樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，包括一主機(jī)、以鏈?zhǔn)较噙B的數(shù)個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及一終結(jié)器，其中，所述的每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括第一與第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，都包括兩個控制端(R)和(S)；一控制單元，與所述控制端(R)、(S)相連，根據(jù)從控制端(R)、(S)接收的信號產(chǎn)生控制信號；一時鐘單元，與所述控制單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號并根據(jù)該信號產(chǎn)生時鐘信號；一分頻延時單元，與所述控制單元和所述時鐘單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號和所述時鐘單元產(chǎn)生的時鐘信號進(jìn)行分頻延時；兩個輸入端(I)和(I)、兩個輸出端(O)和(O)，所述兩個輸入端(I)和(I)以及兩個輸出端(O)和(O)連接一模擬開關(guān)，并通過模擬開關(guān)與分頻延時單元相連；第一接口，與所述第一嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連；第二接口，與所述第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連；一控制器，與所述第一和第二接口相連，還連接到所述第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的控制端(R)和(S)；其中，所述第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連后作為整個節(jié)點(diǎn)的輸入端，而第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸出端(O)和(O)分別作為整個節(jié)點(diǎn)的第一和第二輸出端；以及第一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端(I)和(I)連接到所述主機(jī)，第一輸出端(O)和(O)連接到第二個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端(I)和(I)，第二輸出端(O)和(O)連接到第三個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端(I)和(I)，其中第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和第三網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于樹型結(jié)構(gòu)中的同一層面；之后的每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的兩個輸出端(O)和(O)都分別連接到處于樹型結(jié)構(gòu)中的同一層面的兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端(I)和(I)；處于樹型結(jié)構(gòu)中最后一個層面的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸出端(O)和(O)連接到所述終結(jié)器，由此構(gòu)成一樹鏈?zhǔn)降目偩€結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述終結(jié)器為一電阻。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，所述接口為RS-485接口。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，提供一種具有嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和由該種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，從而幫助形成樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，可解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中故障診斷、隔離的困難，確保整個網(wǎng)絡(luò)的暢通。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述而變得更加明顯，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征，其中，圖1是樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中所使用的嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是圖2所示的切換器的邏輯圖；圖4是圖2所示的切換器的時序圖；圖5是圖2所示的切換器的開關(guān)邏輯表；圖6是圖2所示的切換器的電路圖；
圖7是圖2所示的用于該切換器的能源轉(zhuǎn)換電路的電路圖；圖8是本發(fā)明的樹-鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中使用的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖；圖9是本發(fā)明的樹-鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和由其構(gòu)成的樹-鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)中，一個重要的改進(jìn)是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中增加了嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，下面首先參考圖2-7說明一下該種嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，首先參考圖2，該切換器100包括兩個控制端R和S；一控制單元102，與控制端R、S相連，根據(jù)從控制端R、S接收的信號產(chǎn)生控制信號；一時鐘單元104，與控制單元102相連，接收控制單元102產(chǎn)生的控制信號并根據(jù)該信號產(chǎn)生時鐘信號；一分頻延時單元106，與控制單元102和時鐘單元104相連，接收控制單元102產(chǎn)生的控制信號和時鐘單元104產(chǎn)生的時鐘信號進(jìn)行分頻延時；兩個輸入端I和I、兩個輸出端O和O，兩個輸入端I和I以及兩個輸出端O和O連接一模擬開關(guān)108，并通過模擬開關(guān)與分頻延時單元106相連。
該切換器在設(shè)計時考慮到在網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障是斷電、關(guān)機(jī)等原因造成，其結(jié)果大多使輸出到控制端R、S端為“0”信號狀態(tài)，所以控制信號R、S定義為正邏輯控制，即正電壓輸出為“1”，零電壓輸出為“0”，模擬開關(guān)為無極性純電阻型，開狀態(tài)時輸入端I和輸出端O之間電阻RC＜1Ω，斷開狀態(tài)時輸入端I和輸出端O之間電阻RO＞1010Ω。該切換器的邏輯符號如圖3所示。
下面首先結(jié)合圖6說明本發(fā)明的切換器的電路圖，參考圖6可見，在該實(shí)施例中，時鐘單元104包括由第一與非門G1和第二與非門G2、電阻R1和電容C7組成的多諧振蕩器，其中第一與非門G1的兩個輸入端、電阻R1的一端以及電容C7的一端相連接；第一與非門G1的輸出端與電阻R1的另一端相連，且連接到第二與非門G2的一輸入端，第二與非門G2的另一輸入端連接到控制端S；第二與非門G2的輸出端與電容C7的另一端相連，并連接到所述分頻時鐘單元。
分頻延時單元106包括一計數(shù)器和由第三與非門G3和第四與非門G4組成的電路，其中計數(shù)器接收來自時鐘單元104的輸出，更具體地說，是第二與非門G2的輸出，該計數(shù)器的輸出連接到第三與非門G3的一個輸入端，第三與非門G3的另一個輸入端連接到控制端S，第三與非門G3的輸出端連接到第四與非門G4的一輸入端；第四與非門G4的另一輸入端連接到控制端R，第四與非門G4的輸出端通過模擬開關(guān)連接到兩個輸入端I和I以及兩個輸出端O和O。
模擬開關(guān)108包括兩個場效應(yīng)管M1和M2，兩個管的柵極相連，且一同連接到第四與非門G4的輸出，第一場效應(yīng)管M1的源極和漏極分別接第一輸入端I和第一輸出端O，而第二場效應(yīng)管M2的源極和漏極分別接第二輸入端I和第二輸出端O。
圖6所示的實(shí)施例中，控制單元102是一個組合的電路，包括由第一與非門G1和第二與非門G2、電阻R1和電容C7組成的多諧振蕩器、由第三與非門G3和第四與非門G4組成的電路以及由第一場效應(yīng)管M1和第二場效應(yīng)關(guān)M2組成的模擬開關(guān)。
下面結(jié)合圖4所示的時序圖和圖5所示的開關(guān)邏輯圖說明該切換器的工作邏輯，本發(fā)明的切換器的開關(guān)邏輯如圖5所示，具體如下控制端S為“1”，控制端R為“0”電平時，經(jīng)過時間t(參考時序4)將模擬開關(guān)的場效應(yīng)管M1、M2導(dǎo)通即輸入端I和輸出端O、輸入端I與輸出端O之間電阻＜1Ω，若R為“1”電平，則與非門G1輸出為0，管M1、M2阻斷，源漏之間電阻為∞，即輸入端I和輸出端O、輸入端I與輸出端O之間電阻為∞，R端為“0”， S端亦為“0”時，與非門G1、G2組成的多諧振蕩器提供給計數(shù)器CR CLK時鐘，經(jīng)14級分頻后，輸出一延時后的高電平，經(jīng)與非門G3、G4組合邏輯電路到管M1、M2的柵級，使M1、M2導(dǎo)通。
通常，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障后一般都無法為上述的切換器繼續(xù)提供能源，因此本發(fā)明的切換器自備了能源轉(zhuǎn)換電路，其可以從出入端或者輸出端得到能源，換言之也是從主機(jī)和從機(jī)的信號中取得能源，圖7示出了本發(fā)明的切換器的一能源轉(zhuǎn)換電路，在無源的狀態(tài)下可利用RS-485差分信號進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換。由于考慮到從信號中獲取能源會在每個結(jié)點(diǎn)配置時增加了信道的負(fù)載，所以同時也配備了有源供電方案，使得無源工作狀態(tài)僅在結(jié)點(diǎn)機(jī)故障狀態(tài)時被激活，鑒于故障幾率一般都在千分之幾的數(shù)量級，至少有二個二級管的串聯(lián)后再并接于信道二端，因而對差分輸入的RS-485標(biāo)準(zhǔn)不可能給信道帶來災(zāi)難性的后果。參考圖7，可見本發(fā)明的能源轉(zhuǎn)換電路的具體電路圖，該電路包括相互并聯(lián)的第一二極管D1和第二二極管D2，其中第一二極管D1負(fù)極與第一輸入端I相連，正極與第二輸入端I相連，第二二極管D2負(fù)極與第二輸入端I相連，正極與第一輸入端I相連，且其中第一二極管D1的負(fù)極與第一輸入端I之間還連接有電容C1，第一二極管D1的正極和第二二極管D2的負(fù)極之間還連接有電容C2；相互并聯(lián)的第三二極管D3和第四二極管D4，其中第四二極管D4負(fù)極與第一輸出端O相連，正極與第二輸出端O相連，第三二極管D3負(fù)極與第二輸出端O相連，正極與第一輸出端O相連，且其中第四二極管D4的負(fù)極與第一輸出端O之間還連接有電容C4，第四二極管D4的正極和第三二極管D3的負(fù)極之間還連接有電容C3；第五二極管D5，負(fù)極連接到第二輸入端I，正極連接到第六二極管D6的正極，第六二極管D6的負(fù)極連接到第二輸出端O；第二二極管D2的負(fù)極與第五二極管D5、第六二極管D6的正極之間連接有電容C5；第七二極管D7，正極連接電源V，負(fù)極連接到第二二極管D2和第三二極管D3的負(fù)極。
參考圖8，圖8說明了采用上述的嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)200，其具有如下的結(jié)構(gòu)第一嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器100和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器101，它們在圖8中用其邏輯圖表示，其中的每一個都具有上述結(jié)構(gòu)。
第一接口202，與第一嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器100的輸入端I和I相連；第二接口203，與第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器101的輸入端I和I相連；在該實(shí)施例中，第一接口202和第二接口203都為RS-485接口。
一控制器204，與第一和第二接口202、203相連，還連接到第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器100、101的控制端R和S；其中，第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器100、101的輸入端I和I相連后作為整個節(jié)點(diǎn)200的輸入端，而第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器100、101的輸出端O和O分別作為整個節(jié)點(diǎn)200的第一輸出端205和第二輸出端206。
由該種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)200所組成的鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)300如圖9所示。其中包括一主機(jī)302，數(shù)個依次以樹-鏈?zhǔn)椒绞较噙B的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)200以及數(shù)個終結(jié)器304，其中所有的樹枝的末端都有一個終結(jié)器304。第一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)200a的輸入端I和I連接到所述主機(jī)302，其第一輸出端Oa和Oa連接到第二個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)200b的輸入端I和I，第二輸出端Ob和Ob連接到第三個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)200c的輸入端I和I，其中第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)200b和第三網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)200c處于樹型結(jié)構(gòu)中的同一層面(即位于不同的樹枝的同一層面上，這兩個節(jié)點(diǎn)都稱為上一節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn))；之后的每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的兩個輸出端O和O都分別連接到處于樹型結(jié)構(gòu)中的同一層面的兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端I和I；處于樹型結(jié)構(gòu)中最后一個層面的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸出端O和O連接到終結(jié)器304，由此構(gòu)成一樹鏈?zhǔn)降目偩€結(jié)構(gòu)。
圖9所示的本發(fā)明的鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)采用如下的方法進(jìn)行控制，包括一下的步驟一編號步驟，第一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)首先將其切換器設(shè)置為接通狀態(tài)并進(jìn)行編號，根據(jù)時間片輪詢，所述主機(jī)依次呼叫第二個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)至最后一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行編號；如果其中一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障，則其切換器的控制端R、S會置為“0”狀態(tài)，經(jīng)延時后自動將輸入端I和輸出端O以及輸入端I和輸出端O接通，作出故障標(biāo)記并對下一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)繼續(xù)呼叫并編號；一路由表形成步驟，根據(jù)上述的編號步驟的結(jié)果，所述主機(jī)產(chǎn)生一張路由表，其中記錄了所述樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的編號以及故障標(biāo)記；一故障查找步驟，在發(fā)生故障時，所述主機(jī)依次控制每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的切換器，切斷/接通輸入端I和輸出端O以及輸入端I和輸出端O以找出故障位置。
一修復(fù)步驟，找出故障為之后，故障節(jié)點(diǎn)子層(所有的兩個子節(jié)點(diǎn))被強(qiáng)行接入上層，而成為上層總線的成員，每層的總線成員隨著故障的發(fā)生或修復(fù)而動態(tài)地增加或減少。
總地來說，本發(fā)明的上述樹-鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)具有如下的工作原理首先對樹型下層分枝的結(jié)點(diǎn)編號，將每個分枝結(jié)點(diǎn)機(jī)作為結(jié)點(diǎn)主機(jī)，對分枝上各眾多孩子結(jié)點(diǎn)(也稱分支總線的各分機(jī))視為主從關(guān)系，開機(jī)后由分枝結(jié)點(diǎn)機(jī)作為主機(jī)，對分枝上各眾多孩子結(jié)點(diǎn)進(jìn)行論詢編號，作出該層分枝的路由表，同樣各結(jié)點(diǎn)在確認(rèn)是葉子或已收到下個孩子結(jié)點(diǎn)的編號路由表后賦予本結(jié)點(diǎn)特征編碼，層層上傳、修正并最終到達(dá)根，匯總為一張整個局域網(wǎng)的路由表。例如葉子的編號為07。其上一層的編號碼為05，再上一層為根結(jié)點(diǎn)，則最終該葉子結(jié)點(diǎn)為0507，而葉子的上層父結(jié)點(diǎn)編號為05。一旦某個分枝結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，該節(jié)點(diǎn)的兩個嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的R、S端失控，被內(nèi)部下拉電阻置為“0”，所以經(jīng)延時后，除該節(jié)點(diǎn)中的兩個嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端I和輸出端O以及輸入端I和輸出端O被接通，導(dǎo)通后滿足了父層分枝的眾兄弟的正常通信，這樣，子層被強(qiáng)行接入上層，而成為上層總線的成員，每層的總線成員隨著故障的發(fā)生或修復(fù)而動態(tài)地增加或減少，完美地解決了樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分枝結(jié)點(diǎn)故障所造成的斷枝的嚴(yán)重缺憾。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，提供一種具有嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和由該種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成的樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，從而幫助形成樹—總線鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，可解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中故障診斷、隔離的困難，確保整個網(wǎng)絡(luò)的暢通。
上述實(shí)施例是提供給熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領(lǐng)域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括第一與第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，都包括兩個控制端(R)和(S)；一控制單元，與所述控制端(R)、(S)相連，根據(jù)從控制端(R)、(S)接收的信號產(chǎn)生控制信號；一時鐘單元，與所述控制單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號并根據(jù)該信號產(chǎn)生時鐘信號；一分頻延時單元，與所述控制單元和所述時鐘單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號和所述時鐘單元產(chǎn)生的時鐘信號進(jìn)行分頻延時；兩個輸入端(I)和(I)、兩個輸出端(O)和(O)，所述兩個輸入端(I)和(I)以及兩個輸出端(O)和(O)連接一模擬開關(guān)，并通過模擬開關(guān)與分頻延時單元相連；第一接口，與所述第一嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連；第二接口，與所述第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連；一控制器，與所述第一和第二接口相連，還連接到所述第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的控制端(R)和(S)；其中，所述第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連后作為整個節(jié)點(diǎn)的輸入端，而第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸出端(O)和(O)分別作為整個節(jié)點(diǎn)的第一和第二輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述第一和第二接口為RS-485接口。
3.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器中的時鐘單元包括由第一與非門(G1)和第二與非門(G2)、電阻(R1)和電容(C7)組成的多諧振蕩器，其中第一與非門(G1)的兩個輸入端、電阻(R1)的一端以及電容(C7)的一端相連接；第一與非門(G1)的輸出端與電阻(R1)的另一端相連，且連接到第二與非門(G2)的一輸入端，第二與非門(G2)的另一輸入端連接到控制端(S)；第二與非門(G2)的輸出端與電容(C7)的另一端相連，并連接到所述分頻時鐘單元。
4.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器中的分頻延時單元包括一計數(shù)器和由第三與非門(G3)和第四與非門(G4)組成的電路，其中所述計數(shù)器接收來自所述時鐘單元的輸出，該計數(shù)器的輸出連接到第三與非門(G3)的一個輸入端，第三與非門(G3)的另一個輸入端連接到控制端(S)，第三與非門(G3)的輸出端連接到第四與非門(G4)的一輸入端；第四與非門(G4)的另一輸入端連接到控制端(R)，第四與非門(G4)的輸出端通過模擬開關(guān)連接到兩個輸入端(I)和(I)以及兩個輸出端(O)和(O)。
5.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器中的模擬開關(guān)為包括兩個場效應(yīng)管(M1)和(M2)，兩個管的柵極相連，且一同連接到第四與非門(G4)的輸出，第一場效應(yīng)管(M1)的源極和漏極分別接第一輸入端(I)和第一輸出端(O)，而第二場效應(yīng)管(M2)的源極和漏極分別接第二輸入端(I)和第二輸出端(O)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器中的控制單元包括由第一與非門(G1)和第二與非門(G2)、電阻(R1)和電容(C7)組成的多諧振蕩器、由第三與非門(G3)和第四與非門(G4)組成的電路以及由第一場效應(yīng)管(M1)和第二場效應(yīng)關(guān)(M2)組成的模擬開關(guān)。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器還包括一能源轉(zhuǎn)換電路，可從信號中獲取能源，該電路包括相互并聯(lián)的第一二極管(D1)和第二二極管(D2)，其中第一二極管(D1)負(fù)極與第一輸入端(I)相連，正極與第二輸入端(I)相連，第二二極管(D2)負(fù)極與第二輸入端(I)相連，正極與第一輸入端(I)相連，且其中第一二極管(D1)的負(fù)極與第一輸入端(I)之間還連接有電容(C1)，第一二極管(D1)的正極和第二二極管(D2)的負(fù)極之間還連接有電容(C2)；相互并聯(lián)的第三二極管(D3)和第四二極管(D4)，其中第四二極管(D4)負(fù)極與第一輸出端(O)相連，正極與第二輸出端(O)相連，第三二極管(D3)負(fù)極與第二輸出端(O)相連，正極與第一輸出端(O)相連，且其中第四二極管(D4)的負(fù)極與第一輸出端(O)之間還連接有電容(C4)，第四二極管(D4)的正極和第三二極管(D3)的負(fù)極之間還連接有電容(C3)；第五二極管(D5)，負(fù)極連接到第二輸入端(I)，正極連接到第六二極管(D6)的正極，第六二極管(D6)的負(fù)極連接到第二輸出端(O)；第二二極管(D2)的負(fù)極與第五二極管(D5)、第六二極管(D6)的正極之間連接有電容(C5)；第七二極管(D7)，正極連接電源V，負(fù)極連接到第二二極管(D2)和第三二極管(D3)的負(fù)極。
8.一種網(wǎng)絡(luò)中的樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一主機(jī)、以鏈?zhǔn)较噙B的數(shù)個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及一終結(jié)器，其中，所述的每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括第一與第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器，都包括兩個控制端(R)和(S)；一控制單元，與所述控制端(R)、(S)相連，根據(jù)從控制端(R)、(S)接收的信號產(chǎn)生控制信號；一時鐘單元，與所述控制單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號并根據(jù)該信號產(chǎn)生時鐘信號；一分頻延時單元，與所述控制單元和所述時鐘單元相連，接收所述控制單元產(chǎn)生的控制信號和所述時鐘單元產(chǎn)生的時鐘信號進(jìn)行分頻延時；兩個輸入端(I)和(I)、兩個輸出端(O)和(O)，所述兩個輸入端(I)和(I)以及兩個輸出端(O)和(O)連接一模擬開關(guān)，并通過模擬開關(guān)與分頻延時單元相連；第一接口，與所述第一嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連；第二接口，與所述第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連；一控制器，與所述第一和第二接口相連，還連接到所述第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的控制端(R)和(S)；其中，所述第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸入端(I)和(I)相連后作為整個節(jié)點(diǎn)的輸入端，而第一和第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器的輸出端(O)和(O)分別作為整個節(jié)點(diǎn)的第一和第二輸出端；以及第一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端(I)和(I)連接到所述主機(jī)，第一輸出端(O)和(O)連接到第二個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端(I)和(I)，第二輸出端(O)和(O)連接到第三個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端(I)和(I)，其中第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和第三網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于樹型結(jié)構(gòu)中的同一層面；之后的每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的兩個輸出端(O)和(O)都分別連接到處于樹型結(jié)構(gòu)中的同一層面的兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端(I)和(I)；處于樹型結(jié)構(gòu)中最后一個層面的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸出端(O)和(O)連接到所述終結(jié)器，由此構(gòu)成一樹鏈?zhǔn)降目偩€結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述終結(jié)器為一電阻。
10.如權(quán)利要求8所述的樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接口為RS-485接口。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種樹鏈?zhǔn)娇偩€結(jié)構(gòu)，其中的每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括第一與第二嵌入式無源可控自動網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)切換器、第一接口、第二接口、一控制器；其中，兩切換器的輸入端相連后作為整個節(jié)點(diǎn)的輸入端，輸出端(O)和(O)分別作為整個節(jié)點(diǎn)的第一和第二輸出端；第一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端連接到主機(jī)，第一輸出端和連接到第二個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端，第二輸出端和連接到第三個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端，其中第二網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和第三網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于樹型結(jié)構(gòu)中的同一層面；之后的每一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的兩個輸出端都分別連接到處于樹型結(jié)構(gòu)中的同一層面的兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸入端；處于樹型結(jié)構(gòu)中最后一個層面的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的輸出端連接到終結(jié)器，由此構(gòu)成一樹鏈?zhǔn)降目偩€結(jié)構(gòu)。
文檔編號H04L12/46GK1905507SQ200510028329
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者顧鎮(zhèn), 周明潤, 鮑仁敏 申請人:上海師范大學(xué)