多主无损总线竞争技术制造技术

本发明专利技术公布一种多主无损总线竞争技术，属于通信工程和控制工程技术领域，涉及一种现场总线使用权仲裁技术。在多个设备通过总线连接运行中，通过多主无损总线竞争技术，可以使每一个设备都成为主动发送信息的设备，而无需通过请求应答的主从方式获取总线使用权；如果在同一时刻有多个设备同时发送信息，则多个设备形成信息发送冲突并展开对总线使用权的竞争，在竞争中获胜的设备获得总线使用权，并继续发送数据，而在竞争过程中发送的数据依然有效，即总线竞争获胜的设备发送数据没有损失，加快了数据发送速度；在总线竞争失败的设备则停止发送数据，等待下一次参与总线使用权竞争；本发明专利技术不仅可以用于同步通信现场总线中，也可以用于异步通信现场总线中。?

Multi master lossless bus competition technology

The invention discloses a multi master lossless bus competition technology, which belongs to the technical field of communication engineering and control engineering, and relates to a field bus right arbitration technique. When multiple devices are connected by a bus operation, through the multi master bus technology can make the lossless competition, every device become active information transmission equipment, without using master-slave mode request response to obtain the right to use the bus; if there are multiple devices at the same time to send information at the same time, the formation of multiple devices send the information on the right to use the bus conflict and competition, to win in the competition of the equipment to obtain the right to use the bus and continue to send data, and send the data in the process of competition is still valid, the device sends data bus competition to win without loss, the speed of data transmission speed; stop sending data in bus competition failure the equipment, waiting for the next bus use right to participate in the competition; the invention not only can be used for synchronous communication of field bus, can also be used for asynchronous communication Field bus. ?

【技术实现步骤摘要】
多主无损总线竞争技术
本专利技术涉及一种现场总线使用权仲裁技术。在多个设备通过现场总线连接运行中，通过多主无损总线竞争技术，可以使每一个设备都成为主动发送信息的设备，而无需通过请求应答的主从方式获取现场总线使用权；如果在同一时刻有多个设备同时发送信息，则多个设备产生信息发送冲突并展开对现场总线使用权的竞争，在竞争中获胜的设备获得现场总线使用权，并继续发送信息，而在竞争过程中发送的信息依然有效，即现场总线竞争获胜的设备发送信息没有损失，加快了信息发送速度；而在现场总线竞争失败的设备则停止发送信息，等待下一次参与现场总线使用权竞争并发送数据。本专利技术属于通信工程和控制工程
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技术介绍
现场总线在工业上得到广泛的应用，如何高效率地使用现场总线关系到现场设备运行的稳定性和实时性，而现场总线使用权的分配方式直接影响到现场总线的利用效率。根据连接到现场总线上的设备对现场总线的控制能力的不同，可以分为主从方式和多主方式，在主从方式中，其中一个设备为主设备，其它设备为从设备，由主设备通过命令的方式选择从设备发送和接受信息，从设备间需要交换信息也需要由主设备进行中转，主从式的现场总线通信方式通信效率较低，从设备的实时性不高。而多主方式中，每个设备都可以主动发送信息，每个设备都有机会实时发送和获取信息；但在多主方式的现场总线通信方式中，如果有两个或多个设备同时发送信息，则存在现场总线冲突问题；现有多主方式现场总线解决总线冲突的方法中，一是冲突重发，一但检测到现场总线冲突，则重新发送，如果重新发送后又发生现场总线冲突，就再重新发送，直到发送成功或报错；冲突重发的最大问题就是在现场总线的使用权竞争中发送的数据为无效数据，必须重新发送，这样浪费现场总线资源，降低了现场总线的利用效率，并为设备的实时性带来了不确定因素，二是通过令牌控制现场总线的使用，从而在多主方式下避免现场总线使用的冲突，其主要缺点是需要专门的节点监视和管理令牌，一但令牌丢失整个现场总线就不能工作，三是CAN总线使用的逐位仲裁技术，这种逐位仲裁技术是全帧仲裁比较技术，包含对标识符的判断和对错误的检查等，也就是说，CAN总线的这种技术和CAN总线协议紧密耦合，并由CAN专用芯片加以实现，这种逐位仲裁技术很难用到其它总线上去，同时，CAN总线的逐位仲裁技术在同步通信总线中使用，还未在异步通信总线中使用。专利技术人在对现有现场总线使用权仲裁方式技术分析的基础上，提出了多主无损总线竞争技术。该技术能使连接到现场总线的设备都能主动发送信息，如果出现两个及以上的设备同时发送信息，则出现现场总线竞争，在现场总线竞争中获胜的设备继续发送信息，且在竞争过程中发送的信息依然有效，而在竞争中失败的设备则停止发送信息，等到下一次时机再进行现场总线竞争。多主无损总线竞争技术适合同步和异步现在总线，与具体的总线协议无关，具有广泛的适应性。
技术实现思路
为了提高现场总线的利用效率和加强现场设备控制的实时性，本专利技术提出了多主无损总线竞争技术，该技术通过检查设备发送和接受的起始位码和首发数据段，来判断设备现场总线使用的优先权，获得现场总线使用权的设备继续使用现场总线，而在现场总线使用权竞争中失败的设备则禁止发送数据，直到上一个设备现场总线使用完毕才允许重新参与现场总线使用权竞争，从而完成由于多个设备主动发送数据出现现场总线冲突时无数据损失的功能。为了实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是: 使用逻辑电路同时检测连接到现场总线设备的信号发送端口和接收端口的电平；如果信号发送端口和接收端口的电平相同，则表明该设备发送数据和接收数据相同，或总线处于空闲状态；如果信号发送端口和接收端口的电平不同，则表明该设备发送数据和接收数据不一致，或者该设备只接收数据而没有发送数据。无论是同步通信还是异步通信，在通信开始时总需要发送一个或几个位码标志通信开始，而这种表示通信开始的位码在信号的电平表达上总是有别于空闲状态；表现在信号发送端口和接收端口的电平上则为不一致性；如果现场总线上的所有设备都不断地检测信号发送端口和接收端口的电平，其中一个设备开始发送数据，则发送数据设备的信号发送端口和接收端口的电平具有一致性，而其它设备的信号发送端口和接收端口电平具有不一致性；通过设备接收端口和发送端口电平不一致性给出信号对设备的发送端口进行信号封锁，则可以保证现场总线被当前发送数据的设备独占使用，而其它设备只能从现场总线接收数据，而不能向总线发送数据；当前使用现场总线的设备数据发送完毕，才解除其它设备数据发送端口的封锁，重新获得使用现场总线的机会。这种获得现场总线使用权的方式为首位码总线仲裁方式；首位码总线仲裁方式可以把不同时刻请求使用现场总线的设备区分开来。如果有两个及以上的设备同一时刻向现场总线发送数据，即同时请求使用现场总线，则首位码总线仲裁方式失效。当首位码总线仲裁方式失效时，转入首字段总线仲裁方式。当两个及以上的设备同时向现场总线发送数据时，在首字段发送过程中，如果设备发送端口和接收端口的电平不一致，则现场总线竞争失败，封锁设备发送端口，直到当前总线数据传输结束，如果设备发送端口和接收端口电平一致，则为现场总线竞争成功，继续发送数据。首字段可以是一个字节，也可以是几个字节，还可以是非整数字节的位码；首字段是设备的身份识别码，可以是设备的地址，也可以是设备的标识符。本专利技术具有如下优点: 1、多主无损总线竞争技术和具体的现场总线协议无关，可以应用到多种现场总线上； 2、多主无损总线竞争技术不仅可以使用在同步现场总线上，也可以使用在异步现场总线上； 3、多主无损总线竞争技术以首位码总线仲裁方式为主，以首字段总线仲裁方式作为补充，总线仲裁速度快，硬件逻辑电路实现简单。【具体实施方式】使用逻辑电路检测设备的数据发送端口和接收端口的电平，然后根据检测到的电平是否具有一致性给出信号确定是否封锁设备数据发送端口 ；而由设备的控制程序决定数据发送端口封锁的解除；通过设备对数据发送端口的封锁和解除封锁的能力，即可进行首位码或首字段总线仲裁，从而实现多主无损总线竞争技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
多主无损总线竞争技术，其特征在于：检测设备数据发送端口和接收端口的电平，在现场总线竞争中通过设备数据发送端口和接收端口的电平是否一致来决定现场总线使用权。

【技术特征摘要】
1.多主无损总线竞争技术，其特征在于:检测设备数据发送端口和接收端口的电平，在现场总线竞争中通过设备数据发送端口和接收端口的电平是否一致来决定现场总线使用权。2.按照权利要求1所述多主无损总线竞争技术，其特征在于:如果两个及以上设备对现场总线使用的请求具有时间上的先后性，使用首位码进行总线仲裁，如果两个及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪原，巨辉，蒋秀洁，周定文，张江林，何西凤，张婷，王万岗，林亚立，
申请(专利权)人：成都信息工程学院，
类型：发明
国别省市：