一种基于智能开关的通信方法技术

本发明专利技术提供一种基于智能开关的通信方法，所述通信方法是基于一设有多个开关面板的网络实现的，其特征在于：所述开关面板上设有至少一组按钮，每组按钮单独控制同一个实物的不同状态，每个开关面板上可设置任意个场景按钮，每个场景按钮自定义一种场景模式，各开关面板间通过所述通信方法相互控制；所述通信方法包括物理网络拓扑结构模块、总线冲突处理模块和节点数据处理模块。本发明专利技术实现了智能开关节点间的相互通信，同时，本发明专利技术采用反向记录，每个节点分布处理、独立接收、存储和控制，大大提高了智能开关的通信效率、性能和灵活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通信协议，特别是涉及。
技术介绍
RS485通信总线仅定义物理层的电器规范，没有冲突检测或仲裁机制。因此，传统 使用RS485进行通信时，需要定义上层通信协议，如MODBUS协议，只能使用一主多从结构， 并且从机之间无法通信，只能通过主机轮询进行信息交换，到达间接控制，在这种一主多从 的结构中，一旦主机失效，网络瘫痪无法正常工作，且多个目标的控制记录均存于主机上， 使得控制、调用时间长，不够灵活。家居领域中各个开关控制节点间都应相对独立的，不能 因为一个主节点的损坏而破坏整个系统。目前基于RS485的通信协议多数只适合单向数据 采集等应用，不能针对家居领域开关满足双向控制和节点独立的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供，该通信方法 是基于RS485串行通讯标准设计的一种能够实现多主多从的通讯方法。 本专利技术是这样实现的：，所述通信方法需提供物理 网络拓扑结构模块、总线冲突处理模块和节点数据处理模块； 所述物理网络拓扑结构模块包括一区域内所有开关面板和总线，各个开关面板通 过总线连接，一个开关面板为一个节点，各个节点相互通信； 所述总线冲突处理模块包括冲突处理硬件模块和冲突处理软件模块； 所述节点数据处理模块负责对场景的设置与执行，且在设置过程和执行过程中数 据采用反向记录，每个节点分布处理、独立接收、存储和控制，数据通信以广播通信为主，点 对点通信为辅进行； 所述方法具体步骤如下： 步骤1、一区域内所有开关面板通过总线连接，形成所述物理网络拓扑结构模块， 该模块为多节点的单总线结构物理网络，各节点在不发送数据的情况下均为从机模式，处 于监听状态，等待接收数据； 步骤2、从机中的任意一节点需要设置场景或触发场景时，由节点数据处理模块判 断总线是否处于工作状态，若是，则等待网络空闲；否则，切换为主机模式； 步骤3、处于主机模式的节点，抢占总线，由总线冲突处理模块中的冲突处理硬件 模块保护电路，总线冲突处理模块中的冲突处理软件模块减小即将被广播的数据帧，主机 广播发送一数据帧，所述数据帧包括场景设置帧或场景触发帧； 步骤4、从机监听并接收到来自主机发出的数据帧，若该数据帧为场景设置帧，则 被选中的从机将自身节点中被选中的按键记录并存储在自身列表中；若接收到的数据帧为 场景触发帧，则调用并执行自身列表中相应数据指令。 进一步的，所述开关面板包括灯光面板、窗帘面板和调光面板，且每个开关面板上 设有至少一组按钮，每组按钮独立控制同一个实物的不同状态，每个开关面板上设置任意 个场景按钮，每个场景按钮自定义一种场景模式。 进一步的，所述冲突处理硬件模块是通过RS485接口改良设计实现的，在RS485接 口上设计了 2级保护：一级保护是由单向TVS管组成的接口高压静电等保护；二级保护是 由双向TVS管组成的MCU信号端的保护，保护MCU免受过流过压级静电的破坏，从而解决了 来自网络外部高压脉冲或静电的破坏。 进一步的，所述RS485接口的具体设计电路：该电路包括RS485通信芯片、外围的 TVS管、电阻和电容，且RS485通信芯片、外围的TVS管、电阻和电容均通过电连接。 进一步的，所述冲突处理软件模块通过设计数据帧的长度和大小来减小发生数据 冲突的概率，提高通信效率。 进一步的，所述步骤3中数据帧包括帧头、目标地址、源地址、帧长、指令、数据、校 验和帧尾，其中，目标地址为广播地址，源地址为起发节点地址，指令为场景设置指令或场 景触发指令，数据记录的是起发节点中的起发键，校验为LRC校验或CRC校验。 本专利技术具有如下优点：本专利技术通过提供一种多主多从的通信方法，实现了智能开 关节点间的相互通信，同时，以上设置过程和触发过程中数据采用反向记录，即每个节点分 布处理、独立接收、存储和控制，大大提高了智能开关的通信效率、性能和灵活性。 【附图说明】 下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。 图1为本专利技术物理网络拓扑结构图。 图2为本专利技术接口设计示意图。 图3为本专利技术数据冲突分析示意图。 图4为本专利技术节点数据处理流程图。 【具体实施方式】 请参阅图1至图4, ，所述通信方法是基于一设有多 个开关面板的网络实现的，所述开关面板包括灯光面板、窗帘面板和调光面板，每个开关面 板上设有至少一组按钮，每组按钮独立控制同一个实物的不同状态，每个开关面板上可设 置任意个场景按钮，每个场景按钮自定义一种场景模式，各开关面板间通过所述通信方法 进行通信；所述通信方法需提供物理网络拓扑结构模块、总线冲突处理模块和节点数据处 理模块； 如图1所示，所述物理网络拓扑结构模块包括一区域内所有开关面板和总线，各 个开关面板通过总线连接，一个开关面板为一个节点，各个节点可相互通信； 所述总线冲突处理模块包括冲突处理硬件模块和冲突处理软件模块； 所述冲突处理硬件模块是通过RS485接口改良设计实现的，由于采用总线物理网 络结构，存在来自外部高压脉冲或静电破坏和来自内部总线冲突导致的过流破坏等，可能 会对RS485通信接口照成破坏。因此需要对RS485接口进行相应的改造和保护。如图2所 示，本专利技术RS485接口的具体设计电路：该电路包括RS485通信芯片、外围的TVS管、电阻和 电容，且RS485通信芯片、外围的TVS管、电阻和电容均通过电连接，对RS485接口改良设计 分2级保护，一级保护是由D7、D8和D9的单向TVS管组成的接口高压静电等保护，二级保 护是由DT2和DT3的双向TVS管组成的MCU信号端保护，以保护MCU免受过流过压及静电的 破坏。保护原理：如果外部有个雷击或其他的高压静电或高压通过进口线进来时，会被单向 TVS管吸收释放到地线，通过系统地线到大地，从而消弱的外部高压或静电进入二级保护的 峰值。当经过消弱后的高压脉冲或静电通过R27、R28进入二级保护双向TVS管进一步钳位 吸收后，该高压或静电基本在MCU接受的范围，进入MCU内部，从而不对MCU造成破坏。如 果这个高压持续时间久，在二级TVS管钳位后，电流就持续增大，导致R27、R28因为超过的 承受功率而烧断或电阻变大，基本在MCU接受的范围，进入MCU内部，也不会对MCU造成破 坏； 所述冲突处理软件模块通过减小发送数据长度来减小发生冲突的概率，如图3所 示，当两个面板都需要发送数据时，都去检测总线，发现此时总线空闲，两个面板将同时发 送数据，此时将发生了数据碰撞。假设数据长度为L，发送数据速率为B/bps，由于接口芯片 只能检测完整一字节数据后才通知控制芯片，因此可以认为发送该数据字节期间有可能发 生碰撞，碰撞的概率为8/B。破坏后数据长度为L+1，即发生碰撞后需（L+l)*8/B时间后总 线才恢复通信。根据以上分析：本协议存在发生数据冲突的风险，但是适当的提高发送数 据，减少发送数据长度，可以减小发生冲突的概率，提高通信效率。本专利技术采用数据分布处 理，大大减小了网络中传送的数据大小，只有被人为触发的数据才需要广播发送到网络中， 但两个控制开关被同时按下的概率很小，同时，在家居应用中丢失部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能开关的通信方法，其特征在于：所述通信方法需提供物理网络拓扑结构模块、总线冲突处理模块和节点数据处理模块；所述物理网络拓扑结构模块包括一区域内所有开关面板和总线，各个开关面板通过总线连接，一个开关面板为一个节点，各个节点相互通信；所述总线冲突处理模块包括冲突处理硬件模块和冲突处理软件模块；所述节点数据处理模块负责对场景的设置与执行，且在设置过程和执行过程中数据采用反向记录，每个节点分布处理、独立接收、存储和控制；所述方法具体步骤如下：步骤1、一区域内所有开关面板通过总线连接，形成所述物理网络拓扑结构模块，该模块为多节点的单总线结构物理网络，各节点在不发送数据的情况下均为从机模式，处于监听状态，等待接收数据；步骤2、从机中的任意一节点需要设置场景或触发场景时，由节点数据处理模块判断总线是否处于工作状态，若是，则等待网络空闲；否则，切换为主机模式；步骤3、处于主机模式的节点，抢占总线，由总线冲突处理模块中的冲突处理硬件模块保护电路，总线冲突处理模块中的冲突处理软件模块减小即将被广播的数据帧，主机广播发送一数据帧，所述数据帧包括场景设置帧或场景触发帧；步骤4、从机监听并接收到来自主机发出的数据帧，若该数据帧为场景设置帧，则被选中的从机将自身节点中被选中的按键记录并存储在自身列表中；若接收到的数据帧为场景触发帧，则调用并执行自身列表中相应数据指令。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于智能开关的通信方法，其特征在于：所述通信方法需提供物理网络拓扑结 构模块、总线冲突处理模块和节点数据处理模块； 所述物理网络拓扑结构模块包括一区域内所有开关面板和总线，各个开关面板通过总 线连接，一个开关面板为一个节点，各个节点相互通信； 所述总线冲突处理模块包括冲突处理硬件模块和冲突处理软件模块； 所述节点数据处理模块负责对场景的设置与执行，且在设置过程和执行过程中数据采 用反向记录，每个节点分布处理、独立接收、存储和控制； 所述方法具体步骤如下： 步骤1、一区域内所有开关面板通过总线连接，形成所述物理网络拓扑结构模块，该模 块为多节点的单总线结构物理网络，各节点在不发送数据的情况下均为从机模式，处于监 听状态，等待接收数据； 步骤2、从机中的任意一节点需要设置场景或触发场景时，由节点数据处理模块判断总 线是否处于工作状态，若是，则等待网络空闲；否则，切换为主机模式； 步骤3、处于主机模式的节点，抢占总线，由总线冲突处理模块中的冲突处理硬件模块 保护电路，总线冲突处理模块中的冲突处理软件模块减小即将被广播的数据帧，主机广播 发送一数据帧，所述数据帧包括场景设置帧或场景触发帧； 步骤4、从机监听并接收到来自主机发出的数据帧，若该数据帧为场景设置帧，则被选 中的从机将自身节点中被选中的按键记录并存储在自身列表中；若接收到的数据帧为场景 触发帧，则调用并执...

【专利技术属性】
技术研发人员：林世端，
申请(专利权)人：福建省光速达物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35