專利名稱：一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
目前數(shù)字社區(qū)采用的總線主要為單主查詢系統(tǒng)和無主從系統(tǒng)。單主查詢系統(tǒng)的連接方式是整個總線系統(tǒng)上只有一個主動查詢設(shè)備，即所謂的主機(jī)，總線上設(shè)備間交換信息必須由主機(jī)或子網(wǎng)連接器代為轉(zhuǎn)發(fā)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是信號比較清晰，無碰撞問題，但通信效率比較低。與單主查詢系統(tǒng)相比，無主從設(shè)備間的通信，是由設(shè)備發(fā)出廣播命令，線上的每個設(shè)備都對該廣播命令進(jìn)行解析，然后根據(jù)命令的含義做出相應(yīng)的動作，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)的通信效率要高于單主系統(tǒng)，它采用碰撞檢測/沖突重發(fā)的機(jī)制完成系統(tǒng)間信號的碰撞問題，但在大型系統(tǒng)應(yīng)用時，碰撞問題變得復(fù)雜，不適用應(yīng)用到大型總線網(wǎng)絡(luò)及分層操作。
數(shù)字社區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)中控制點(diǎn)比較多，且各應(yīng)用系統(tǒng)之間相對較為獨(dú)立，各系統(tǒng)分布范圍較大，如果采用單主機(jī)查詢方式，因為效率不高，各系統(tǒng)之間的應(yīng)用不同，會有信息收集速度慢、各系統(tǒng)之間的信息分配無法保障等缺欠；采用無主從系統(tǒng)工作，又因為無法支撐大系統(tǒng)工作及設(shè)備間通信協(xié)議的差異無法轉(zhuǎn)發(fā)等原因使系統(tǒng)無法同步工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和通過一定通信格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的各個節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)包括全局主機(jī)、層內(nèi)主機(jī)、單純從機(jī)、一般從機(jī)及網(wǎng)橋，所述特定通信格式的第一段為開始標(biāo)志，第二段為地址標(biāo)識，第三段為1字節(jié)的控制字，第四段為1字節(jié)，高四位表示滾動、低四位表示長度，第五段為內(nèi)容場，第六段為校驗，第七段為結(jié)束標(biāo)志。其中本發(fā)明系統(tǒng)對傳輸介質(zhì)無特殊要求。
上述節(jié)點(diǎn)是指連接到網(wǎng)絡(luò)上的各個設(shè)備，它包括設(shè)備本身和通信控制部分，通信控制部分實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)按上述格式發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。本發(fā)明總線網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)擁有一個四字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址標(biāo)識，處于四字節(jié)中最高的一個字節(jié)表示該節(jié)點(diǎn)作為主機(jī)通信時的地址，后三個字節(jié)代表該節(jié)點(diǎn)作為從機(jī)時的地址，本網(wǎng)絡(luò)的最大構(gòu)成可支持16777216個節(jié)點(diǎn)。
上述全局主機(jī)位于網(wǎng)絡(luò)的最高層，在整個網(wǎng)絡(luò)上與其應(yīng)用任務(wù)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其地址的最高位為0，一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)最少有一個全局主機(jī)，最多可以有128個全局主機(jī)。
上述層內(nèi)主機(jī)在整個子網(wǎng)上與其應(yīng)用任務(wù)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其地址的最高位必須為1，每層最多可有127個層內(nèi)主機(jī)。
上述單純從機(jī)完成一個具體的任務(wù)和操作，其地址標(biāo)識為FF；一般從機(jī)除具有一個具體任務(wù)和操作外還保有對子網(wǎng)內(nèi)其他一些單純從機(jī)的管理功能。
上述網(wǎng)橋具有上下兩個網(wǎng)絡(luò)接口，下面連接一個子網(wǎng)，上面連接同層其他網(wǎng)橋的對上接口或者上層網(wǎng)橋的對下接口，它的功能是隔離子網(wǎng)內(nèi)通信及透明轉(zhuǎn)發(fā)跨子網(wǎng)通信。
本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)最上層有若干全局主機(jī)，且全局主機(jī)數(shù)目不超過128個，全局主機(jī)下可連接若干節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)與全局主機(jī)同屬一層，當(dāng)且僅當(dāng)節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)橋時，該節(jié)點(diǎn)下又可連接若干節(jié)點(diǎn)，依此類推，無限自由拓?fù)溥B接下去形成整個網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。
當(dāng)全局主機(jī)和層內(nèi)主機(jī)相互交換數(shù)據(jù)時，層內(nèi)主機(jī)視為從機(jī)，進(jìn)而采用單主查詢系統(tǒng)通信方式；同層從機(jī)之間相互交換數(shù)據(jù)時，可采用無主從系統(tǒng)的通信方式，也可采用單主查詢系統(tǒng)的通信方式；同層主機(jī)之間不通過點(diǎn)對點(diǎn)通信，可使用廣播命令交換數(shù)據(jù)；不同層的主機(jī)與主機(jī)、主機(jī)與從機(jī)、從機(jī)與從機(jī)之間相互交換數(shù)據(jù)均采用單主查詢系統(tǒng)的通信方式。在本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)對外發(fā)送數(shù)據(jù)時，需在線檢測總線空閑狀態(tài)，如總線空閑狀態(tài)超過20個UI(傳遞一位所需時間)時，表示可以發(fā)送，節(jié)點(diǎn)將按照傳輸規(guī)定發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)位；傳輸結(jié)束后，在點(diǎn)對點(diǎn)發(fā)送時，規(guī)定在2-10個UI內(nèi)，接收方必須返回相應(yīng)的應(yīng)達(dá)字節(jié)，在10個UI內(nèi)如無應(yīng)答，發(fā)送方將立即重發(fā)，最大重發(fā)次數(shù)不超過三次；針對廣播命令，各接收方不需要應(yīng)答，但廣播命令將自動重發(fā)3次。
本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層一致的情況下實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)融合，通信過程中各系統(tǒng)互不干擾，依照所述通信格式可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上任意兩節(jié)點(diǎn)間的信息交換，既保障了效率，也使整個系統(tǒng)的線上信號變得較為清楚，信號間的碰撞問題也不會象無主從系統(tǒng)那樣復(fù)雜。


圖1為單主查詢系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2為無主從系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)例的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)例中節(jié)點(diǎn)的通信控制電路原理圖(a)為單片機(jī)及其外圍電路原理圖，(b)為三極管、二極管、電阻連接電路原理圖，(c)為信號轉(zhuǎn)換電路原理圖，(d)為電源轉(zhuǎn)換電路原理圖(e)為電源指示燈；圖6為本發(fā)明實(shí)例中網(wǎng)橋電路原理圖，(a)為單片機(jī)及其外圍電路原理圖，(b)為二極管、電阻連接電路原理圖，(c)為W77E58及其外圍電路原理圖，(d)為電源轉(zhuǎn)換電路原理圖；圖7為本發(fā)明實(shí)例節(jié)點(diǎn)通信流程圖，(a)為節(jié)點(diǎn)通信主流程圖，
(b)為串口中斷流程圖，(c)為外部中斷流程圖；圖8為本發(fā)明實(shí)例網(wǎng)橋通信流程圖。
圖中1——子網(wǎng)1；2——子網(wǎng)2。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖4為本實(shí)例網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖，該網(wǎng)絡(luò)包括安防全局主機(jī)，其地址為3.3.3.3；消防全局主機(jī)，其地址為3.3.3.7；門禁全局主機(jī)，其地址為3.3.3.16；門禁節(jié)點(diǎn)1，其地址為3.3.3.17；消防節(jié)點(diǎn)1，其地址為3.3.3.9；子網(wǎng)1中安防層內(nèi)主機(jī)1，其地址為83.5.5.3；安防節(jié)點(diǎn)1，其地址為255.5.5.4；安防節(jié)點(diǎn)2，其地址為255.5.5.5；門禁節(jié)點(diǎn)2，其地址為255.5.5.16；消防節(jié)點(diǎn)2，其地址為255.5.5.21；消防節(jié)點(diǎn)3，其地址為255.5.5.23； 消防層內(nèi)主機(jī)1，其地址為90.5.5.25；子網(wǎng)2中安防層內(nèi)主機(jī)2，其地址為83.6.5.1；安防節(jié)點(diǎn)3，其地址為255.6.5.4；安防節(jié)點(diǎn)4，其地址為255.6.5.5；門禁節(jié)點(diǎn)3，其地址為255.6.5.16；消防節(jié)點(diǎn)4，其地址為255.6.5.21；消防節(jié)點(diǎn)5，其地址為255.6.5.23。
本實(shí)例中門禁節(jié)點(diǎn)為刷卡開門，門禁全局主機(jī)實(shí)現(xiàn)下發(fā)各門禁點(diǎn)的有效開門卡片、清除有效開門卡片并記錄刷卡開門過程等管理功能；消防節(jié)點(diǎn)2為一火災(zāi)探測點(diǎn)，消防節(jié)點(diǎn)3為一噴淋頭控制器，消防層內(nèi)主機(jī)1管理子網(wǎng)1內(nèi)的消防節(jié)點(diǎn)包括接到探測器信號以后適時打開噴淋頭并上報全局主機(jī)出現(xiàn)情況及出現(xiàn)情況后的處理結(jié)果；消防節(jié)點(diǎn)4為一探測器，消防節(jié)點(diǎn)5為一通道門控制器，當(dāng)探測器發(fā)現(xiàn)情況后通知控制器開啟通道門，兩節(jié)點(diǎn)都需將情況報全局主機(jī)，消防節(jié)點(diǎn)1為樓道門控制器，得到全局主機(jī)授權(quán)后，當(dāng)節(jié)點(diǎn)2和4有報警時將樓道門打開；安防全局主機(jī)功能是接收整個網(wǎng)絡(luò)上安防節(jié)點(diǎn)的報警信息，然后通過聲光、畫面變化等信息顯示報警情況和處理情況并予以記錄，安防節(jié)點(diǎn)1為紅外入侵探測器，安防節(jié)點(diǎn)2為聲光報警器，安防層內(nèi)主機(jī)接收節(jié)點(diǎn)1的報警并處理適時打開聲光報警器，并將處理結(jié)果上報全局主機(jī)。
圖5為本實(shí)例網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)通信控制電路原理圖，圖5(a)中單片機(jī)89S52的25、26、27、28管腳分別與圖5(b)中LED1、LED2、LED3、LED4端點(diǎn)相連；圖5(a)中單片機(jī)89S52的10、11管腳分別與圖5(c)中MAX232的12、11管腳相連；圖5(d)中電源轉(zhuǎn)換電路將12V直流源轉(zhuǎn)換為5V電源與圖5(a)中電源端、圖5(b)中電阻端、圖5(c)中MAX232的電源端相連；圖5(c)中J2與設(shè)備相連，圖5(a)中U6的管腳6、7與網(wǎng)絡(luò)相連。
圖6為本實(shí)例網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)橋的電路原理圖，網(wǎng)橋電路中存在兩個與圖6(a)完全相同的單片機(jī)及其外圍電路原理圖，一個單片機(jī)的10、11管腳分別與圖6(c)中的10、11管腳相連，該單片機(jī)外圍連接的U6芯片的6、7管腳為網(wǎng)橋的一網(wǎng)絡(luò)接口，另一單片機(jī)的10、11管腳分別與圖6(c)中的3、4管腳相連，該單片機(jī)外圍連接的U6芯片的6、7管腳為網(wǎng)橋的另一網(wǎng)絡(luò)接口；圖6(b)中RXD0、TXD0、RXD1、TXD1端點(diǎn)分別與圖6(c)中W77E58的10、11、3、4管腳相連；圖6(d)中轉(zhuǎn)換電路將12V直流源轉(zhuǎn)換為5V電源與6(a)圖6(b)中電阻端、圖6(c)中電源端相連。
本實(shí)例采用的通信格式如下表

①當(dāng)安防節(jié)點(diǎn)1向安防層內(nèi)主機(jī)1發(fā)報警時，開始標(biāo)志為7E；地址標(biāo)識中主機(jī)地址為83，從機(jī)地址為050504；控制字中廣播標(biāo)志位為1，傳播方向位為0；滾動、長度為00111100；內(nèi)容場中為報警內(nèi)容，最長不超過16字節(jié)；校驗位為CRC16校驗；結(jié)束為7E。
按上述能信格式通信后，安防層內(nèi)主機(jī)1處理該報警，如該報警2秒內(nèi)未消除，發(fā)聲光報警控制給安防節(jié)點(diǎn)2，并將報警及處理結(jié)果發(fā)安防全局主機(jī)備查。
②當(dāng)安防層內(nèi)主機(jī)1向安防節(jié)點(diǎn)2發(fā)控制命令時，開始標(biāo)志為7E；地址標(biāo)識中主機(jī)地址為83，從機(jī)地址為050505；控制字中廣播標(biāo)志位為1，傳播方向位為1；滾動、長度為10011100；內(nèi)容場中為控制內(nèi)容，最長不超過16字節(jié)；校驗位為CRC16校驗；結(jié)束位為7E。
③當(dāng)安防層內(nèi)主機(jī)1向安防全局主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)安防節(jié)點(diǎn)1的報警，并發(fā)處理結(jié)果時，開始標(biāo)志位為7E；地址標(biāo)識位中主機(jī)地址為03，從機(jī)地址為050503；控制字中廣播標(biāo)志位為1，傳播方向位為0；滾動、長度為10111000；內(nèi)容幀中為報警內(nèi)容及處理結(jié)果，最長不超過16字節(jié)；校驗位為CRC16校驗；結(jié)束位為7E。
④安防節(jié)點(diǎn)3為醫(yī)療求助，它的上報信息將以廣播方式上達(dá)，開始標(biāo)志位為7E；地址標(biāo)識全地址為255.06.05.04；控制字中廣播標(biāo)志位為1，傳播方向位為0；滾動、長度為10110001；
內(nèi)容幀中為報警內(nèi)容，最長不超過16字節(jié)；校驗位為CRC16校驗；結(jié)束位為7E。
該信息將發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的每個節(jié)點(diǎn)，在應(yīng)用上與其相關(guān)的節(jié)點(diǎn)處理該事物；層內(nèi)主機(jī)記錄該事物，并通過預(yù)先約定的方式通知門禁節(jié)點(diǎn)3打開樓道門，全局安防主機(jī)將該信息記錄，并以相當(dāng)?shù)姆绞浇o出處理方案，而連帶的安防節(jié)點(diǎn)4將給出引導(dǎo)。
圖7所示為節(jié)點(diǎn)通信流程圖，圖7(a)為主流程圖，其通信過程如下步驟一、開始；步驟二、初始化；步驟三、串口發(fā)送數(shù)據(jù)；步驟四、單片機(jī)TXDC管腳向82c250芯片發(fā)送數(shù)據(jù)；步驟五、串口進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，返回步驟三。
圖7(b)為串口中斷流程圖，其通信過程如下步驟一、串口中斷處理；步驟二、串口接收數(shù)據(jù)。
圖7(c)為外部中斷流程圖，其通信過程如下步驟一、外部中斷處理；步驟二、準(zhǔn)備從82c250芯片接收數(shù)據(jù)。
圖8所示為網(wǎng)橋通信流程圖，其通信過程如下步驟一、開始；步驟二、初始化；步驟三、等待數(shù)據(jù)幀進(jìn)入；步驟四、端口接收幀；步驟五、判斷子網(wǎng)內(nèi)是否尋址，是，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入步驟七；步驟六、丟棄此幀，返回步驟三；步驟七、接收數(shù)據(jù)幀；步驟八、判斷數(shù)據(jù)幀接收是否完整，是，進(jìn)入步驟九，否則返回到步驟六；步驟九、發(fā)送應(yīng)答；步驟十、發(fā)送轉(zhuǎn)發(fā)請求；步驟十一、判斷是否得到應(yīng)答，是，進(jìn)入步驟十三，否則進(jìn)入步驟十二；步驟十二、等待，返回步驟十；步驟十三、轉(zhuǎn)發(fā)到總線上，返回步驟三。
權(quán)利要求
1.一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)，包括網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和通過一定通信格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的各個節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述一定通信格式的第一段為開始標(biāo)志，第二段為地址標(biāo)識，第三段為1字節(jié)的控制字，第四段為1字節(jié)，高四位表示滾動、低四位表示長度，第五段為內(nèi)容場，第六段為校驗，第七段為結(jié)束標(biāo)志；所述節(jié)點(diǎn)包括全局主機(jī)、層內(nèi)主機(jī)、單純從機(jī)、一般從機(jī)及網(wǎng)橋，它是指連接到網(wǎng)絡(luò)上的各個設(shè)備，由設(shè)備本身和通信控制部分組成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述全局主機(jī)位于網(wǎng)絡(luò)的最高層，在整個網(wǎng)絡(luò)上僅與其應(yīng)用任務(wù)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
3.如權(quán)利要求1所述的一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述層內(nèi)主機(jī)在整個子網(wǎng)上與其應(yīng)用任務(wù)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述單純從機(jī)完成一個具體的任務(wù)和操作。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述一般從機(jī)除具有一個具體任務(wù)和操作外還保有對子網(wǎng)內(nèi)其他一些單純從機(jī)的管理功能。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的節(jié)點(diǎn)通信過程如下步驟一、開始；步驟二、初始化；步驟三、串口發(fā)送數(shù)據(jù)；步驟四、單片機(jī)TXDC管腳向82c250芯片發(fā)送數(shù)據(jù)；步驟五、串口進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，返回步驟三。
7.如權(quán)利要求1所述的一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的網(wǎng)橋通信過程如下步驟一、開始；步驟二、初始化；步驟三、等待數(shù)據(jù)幀進(jìn)入；步驟四、端口接收幀；步驟五、判斷子網(wǎng)內(nèi)是否尋址，是，進(jìn)入步驟六，否則進(jìn)入步驟七；步驟六、丟棄此幀，返回步驟三；步驟七、接收數(shù)據(jù)幀；步驟八、判斷數(shù)據(jù)幀接收是否完整，是，進(jìn)入步驟九，否則返回到步驟六；步驟九、發(fā)送應(yīng)答；步驟十、發(fā)送轉(zhuǎn)發(fā)請求；步驟十一、判斷是否得到應(yīng)答，是，進(jìn)入步驟十三，否則進(jìn)入步驟十二；步驟十二、等待，返回步驟十；步驟十三、轉(zhuǎn)發(fā)到總線上，返回步驟三。
全文摘要
一種多主機(jī)多從機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，包括網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和通過一定通信格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的各個節(jié)點(diǎn)，所述一定通信格式的第一段為開始標(biāo)志，第二段為地址標(biāo)識，第三段為1字節(jié)的控制字，第四段為1字節(jié)，高四位表示滾動、低四位表示長度，第五段為內(nèi)容場，第六段為校驗，第七段為結(jié)束標(biāo)志。所述節(jié)點(diǎn)包括全局主機(jī)、層內(nèi)主機(jī)、單純從機(jī)、一般從機(jī)及網(wǎng)橋，它是指連接到網(wǎng)絡(luò)上的各個設(shè)備，由設(shè)備本身和通信控制部分組成。本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層一致的情況下實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)融合，通信過程中各系統(tǒng)互不干擾，依照所述通信格式可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上任意兩節(jié)點(diǎn)間的信息交換，既保障了效率，也使整個系統(tǒng)的線上信號變得較為清楚。
文檔編號H04L12/56GK1980171SQ200610134428
公開日2007年6月13日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者劉葉冰, 楊為民, 姜忠明, 王艷, 歸東生 申請人:西東控制集團(tuán)(沈陽)有限公司