自動(dòng)地址分配技術(shù)中高效總線(xiàn)調停機制

摘要：本文詳細介紹了在自動(dòng)地址分配技術(shù)中一種高效的總線(xiàn)競爭調停機制，結合自動(dòng)地址分配的算法可以高效地實(shí)現自動(dòng)地址分配功能?；谠?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/總線(xiàn)調停">總線(xiàn)調停機制可以有效地解決在自動(dòng)地址分配時(shí)總線(xiàn)調停時(shí)間，從而降低分配地址耗時(shí)。本文詳細講解并實(shí)例解析自動(dòng)地址分配技術(shù)中的總線(xiàn)調停機制，而且還通過(guò)實(shí)際工程案例解釋總線(xiàn)調停的必要性。

引言

　　自動(dòng)地址分配技術(shù)是否成功有兩個(gè)方面的制約因素：一是自動(dòng)地址分配的邏輯(或者算法)是否高效;另一因素是在總線(xiàn)發(fā)生競爭的情況下，是否有一套高效的調停機制。其中自動(dòng)地址分配原理及邏輯已在前文《自動(dòng)地址分配技術(shù)多聯(lián)機空調系統中的應用》中詳細闡述。本文在多聯(lián)機系統上對總線(xiàn)調停機制從原理、實(shí)例、實(shí)驗效果多方面詳細介紹。

1 總線(xiàn)調停機制的必要性

　　多聯(lián)機系統連接圖如圖1所示。此時(shí)室內機暫時(shí)未分配地址，地址處于未知狀態(tài)。當室外機發(fā)出地址復位指令時(shí)，所有的室內機幾乎同時(shí)收到室外機地址復位指令。所有室內機執行完復位當前地址相關(guān)操作，接著(zhù)室內機向總線(xiàn)上傳地址申請數據。若沒(méi)有總線(xiàn)調停機制，所有數據在總線(xiàn)疊加導致總線(xiàn)波形畸變最終破壞正常通信。圖2所示為無(wú)調停機制下多設備發(fā)送數據與總線(xiàn)數據的實(shí)測波形。其中，通道1是某一室內機發(fā)送端測得的數據波形，通道2是在接收端接收到的總線(xiàn)的數據波形。從圖2可以直觀(guān)地發(fā)現，總線(xiàn)電平邏輯、數據波特率明顯發(fā)生錯亂。換而言之在沒(méi)有總線(xiàn)的調停機制下，總線(xiàn)數據疊加后直接結果就是破壞總線(xiàn)電平?？梢?jiàn)總線(xiàn)調停是保證總線(xiàn)通信正常必不可少的環(huán)節，也是保證通信成功的關(guān)鍵方法。

2 總線(xiàn)調停機制的基本原理

　　調停機制簡(jiǎn)單而言就是制定一個(gè)競爭規則。即在總線(xiàn)空閑時(shí)，為防止同時(shí)有多個(gè)設備發(fā)送數據，需要決定哪個(gè)設備獲得總線(xiàn)使用權的規則。該規則的執行結果是某一時(shí)刻只能有一個(gè)設備能發(fā)送數據，而其他競爭失敗的設備處于等待狀態(tài)。圖3示意兩設備總線(xiàn)競爭的調停機制，詳細規制如下。

　　規則1：所有設備開(kāi)始發(fā)送數據前監聽(tīng)總線(xiàn)的電平，如果總線(xiàn)電平為低電平，則不開(kāi)始發(fā)送數據。根據規則1，應用中總線(xiàn)電平規則為：空閑時(shí)總線(xiàn)電平為高電平，任何數據發(fā)送時(shí)均以低電平為起始位?？偩€(xiàn)為低電平時(shí)定義為總線(xiàn)繁忙。該規則在物理電平上解決總線(xiàn)沖突。

　　規則2：通過(guò)判斷發(fā)送開(kāi)始時(shí)主控芯片的通信狀態(tài)標志來(lái)對總線(xiàn)上的通信狀態(tài)進(jìn)行確認。當通信狀態(tài)標志為真時(shí)，表示總線(xiàn)上已有通信數據，總線(xiàn)處于繁忙狀態(tài)不開(kāi)始發(fā)送數據;反之，表示總線(xiàn)上無(wú)通信數據。

　　規則3：每接收完一個(gè)單位數據，計時(shí)器復位歸零。如果計時(shí)器未經(jīng)過(guò)一單位數據時(shí)間，則存在接收下一個(gè)單位數據的可能，則不開(kāi)始發(fā)送數據。為實(shí)際項目靈活處理，一個(gè)單位數據可以是位、字節等。

　　以上三規則滿(mǎn)足其中任意一條，則不能開(kāi)始發(fā)送數據;只有都不滿(mǎn)足時(shí)，才能開(kāi)始發(fā)送數據。

3 總線(xiàn)調停實(shí)際應用與效果

　　基于上述的調停機制的原理，設計自動(dòng)分配地址時(shí)總線(xiàn)監聽(tīng)、數據處理、數據回傳的控制邏輯。如圖4所示，成功實(shí)現總線(xiàn)的調停，即在某一時(shí)刻有且僅有一個(gè)設備占用總線(xiàn)。

　　在圖4右側所示，設計室外機主機發(fā)送數據開(kāi)始計時(shí)的10ms內是發(fā)送時(shí)間，之后是室內機的回傳數據時(shí)間。在定義室外機發(fā)送開(kāi)始10ms之后計時(shí)開(kāi)始，室內機開(kāi)始向總線(xiàn)發(fā)送數據計時(shí)停止，之間的時(shí)間為總線(xiàn)調停時(shí)間。從圖4可以看出此次的總線(xiàn)調停時(shí)間為4.5ms(14.5 – 10ms)。圖5為實(shí)驗測試100次總線(xiàn)調停時(shí)間統計圖。因為忽略室內機接收總線(xiàn)數據時(shí)間、內機解碼編碼以及運算時(shí)間，因此實(shí)際調停時(shí)間略有減少。忽略測量誤差情況下，可以看出采用本方法總線(xiàn)調停時(shí)間最短約3ms，最長(cháng)時(shí)間也不超過(guò)5ms。從測試數據分布可以得出，大多數的總線(xiàn)調停時(shí)間為4ms左右，滿(mǎn)足實(shí)際工程使用要求。

　　需要指出的是，如果需要進(jìn)一步縮短整個(gè)分配地址時(shí)間，可以縮短定義的通信發(fā)送時(shí)間(如上文所述的10ms時(shí)間)。總線(xiàn)競爭的時(shí)間是由所有室內機競爭的實(shí)際時(shí)間而定，并隨著(zhù)競爭的數量減少而減少。

4 結束語(yǔ)

　　本文從原理和實(shí)際工程應用詳細闡述了自動(dòng)地址分配過(guò)程中的總線(xiàn)競爭調停機制。結合前文介紹的自動(dòng)地址分配方法可以高效快速地實(shí)現自動(dòng)地址分配。雖然是基于多聯(lián)機的應用場(chǎng)合，但是本技術(shù)不限于多聯(lián)機系統，其方法和原理可以推廣到其他相似的場(chǎng)合。從實(shí)際工程應用測試結果分析，基于本方法的總線(xiàn)調停機制是一個(gè)高效的調停機制，能高效的解決總線(xiàn)競爭問(wèn)題。

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