專利名稱：一種多主機多從機總線網絡的制作方法
技術領域：
本發明屬于信息技術領域，特別涉及一種多主機多從機總線網絡。
背景技術：
目前數字社區采用的總線主要為單主查詢系統和無主從系統。單主查詢系統的連接方式是整個總線系統上只有一個主動查詢設備，即所謂的主機，總線上設備間交換信息必須由主機或子網連接器代為轉發，其網絡架構如圖1所示。該系統的優點是信號比較清晰，無碰撞問題，但通信效率比較低。與單主查詢系統相比，無主從設備間的通信，是由設備發出廣播命令，線上的每個設備都對該廣播命令進行解析，然后根據命令的含義做出相應的動作，其網絡架構如圖2所示。該系統的通信效率要高于單主系統，它采用碰撞檢測/沖突重發的機制完成系統間信號的碰撞問題，但在大型系統應用時，碰撞問題變得復雜，不適用應用到大型總線網絡及分層操作。
數字社區控制網絡中控制點比較多，且各應用系統之間相對較為獨立，各系統分布范圍較大，如果采用單主機查詢方式，因為效率不高，各系統之間的應用不同，會有信息收集速度慢、各系統之間的信息分配無法保障等缺欠；采用無主從系統工作，又因為無法支撐大系統工作及設備間通信協議的差異無法轉發等原因使系統無法同步工作。
發明內容
針對上述現有技術中存在的問題，本發明提出了一種多主機多從機總線網絡。
本發明系統包括網絡傳輸介質和通過一定通信格式進行數據交換的各個節點，節點包括全局主機、層內主機、單純從機、一般從機及網橋，所述特定通信格式的第一段為開始標志，第二段為地址標識，第三段為1字節的控制字，第四段為1字節，高四位表示滾動、低四位表示長度，第五段為內容場，第六段為校驗，第七段為結束標志。其中本發明系統對傳輸介質無特殊要求。
上述節點是指連接到網絡上的各個設備，它包括設備本身和通信控制部分，通信控制部分實現各節點按上述格式發送或接收數據。本發明總線網絡中每個節點擁有一個四字節的網絡地址標識，處于四字節中最高的一個字節表示該節點作為主機通信時的地址，后三個字節代表該節點作為從機時的地址，本網絡的最大構成可支持16777216個節點。
上述全局主機位于網絡的最高層，在整個網絡上與其應用任務相關的節點進行數據交換，其地址的最高位為0，一個網絡內最少有一個全局主機，最多可以有128個全局主機。
上述層內主機在整個子網上與其應用任務相關的節點進行數據交換，其地址的最高位必須為1，每層最多可有127個層內主機。
上述單純從機完成一個具體的任務和操作，其地址標識為FF；一般從機除具有一個具體任務和操作外還保有對子網內其他一些單純從機的管理功能。
上述網橋具有上下兩個網絡接口，下面連接一個子網，上面連接同層其他網橋的對上接口或者上層網橋的對下接口，它的功能是隔離子網內通信及透明轉發跨子網通信。
本發明網絡最上層有若干全局主機，且全局主機數目不超過128個，全局主機下可連接若干節點，這些節點與全局主機同屬一層，當且僅當節點為網橋時，該節點下又可連接若干節點，依此類推，無限自由拓撲連接下去形成整個網絡，如圖3所示。
當全局主機和層內主機相互交換數據時，層內主機視為從機，進而采用單主查詢系統通信方式；同層從機之間相互交換數據時，可采用無主從系統的通信方式，也可采用單主查詢系統的通信方式；同層主機之間不通過點對點通信，可使用廣播命令交換數據；不同層的主機與主機、主機與從機、從機與從機之間相互交換數據均采用單主查詢系統的通信方式。在本發明網絡中每個節點對外發送數據時，需在線檢測總線空閑狀態，如總線空閑狀態超過20個UI(傳遞一位所需時間)時，表示可以發送，節點將按照傳輸規定發送相應的數據位；傳輸結束后，在點對點發送時，規定在2-10個UI內，接收方必須返回相應的應達字節，在10個UI內如無應答，發送方將立即重發，最大重發次數不超過三次；針對廣播命令，各接收方不需要應答，但廣播命令將自動重發3次。
本發明網絡在物理層、數據鏈路層一致的情況下實現了多系統融合，通信過程中各系統互不干擾，依照所述通信格式可實現網上任意兩節點間的信息交換，既保障了效率，也使整個系統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那樣復雜。
圖1為單主查詢系統架構示意圖；圖2為無主從系統架構示意圖；圖3為本發明總線網絡架構示意圖；圖4為本發明實例的網絡架構示意圖；圖5為本發明實例中節點的通信控制電路原理圖(a)為單片機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)為信號轉換電路原理圖，(d)為電源轉換電路原理圖(e)為電源指示燈；圖6為本發明實例中網橋電路原理圖，(a)為單片機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)為電源轉換電路原理圖；圖7為本發明實例節點通信流程圖，(a)為節點通信主流程圖，
(b)為串口中斷流程圖，(c)為外部中斷流程圖；圖8為本發明實例網橋通信流程圖。
圖中1——子網1；2——子網2。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖4為本實例網絡架構示意圖，該網絡包括安防全局主機，其地址為3.3.3.3；消防全局主機，其地址為3.3.3.7；門禁全局主機，其地址為3.3.3.16；門禁節點1，其地址為3.3.3.17；消防節點1，其地址為3.3.3.9；子網1中安防層內主機1，其地址為83.5.5.3；安防節點1，其地址為255.5.5.4；安防節點2，其地址為255.5.5.5；門禁節點2，其地址為255.5.5.16；消防節點2，其地址為255.5.5.21；消防節點3，其地址為255.5.5.23； 消防層內主機1，其地址為90.5.5.25；子網2中安防層內主機2，其地址為83.6.5.1；安防節點3，其地址為255.6.5.4；安防節點4，其地址為255.6.5.5；門禁節點3，其地址為255.6.5.16；消防節點4，其地址為255.6.5.21；消防節點5，其地址為255.6.5.23。
本實例中門禁節點為刷卡開門，門禁全局主機實現下發各門禁點的有效開門卡片、清除有效開門卡片并記錄刷卡開門過程等管理功能；消防節點2為一火災探測點，消防節點3為一噴淋頭控制器，消防層內主機1管理子網1內的消防節點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出現情況及出現情況后的處理結果；消防節點4為一探測器，消防節點5為一通道門控制器，當探測器發現情況后通知控制器開啟通道門，兩節點都需將情況報全局主機，消防節點1為樓道門控制器，得到全局主機授權后，當節點2和4有報警時將樓道門打開；安防全局主機功能是接收整個網絡上安防節點的報警信息，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，安防節點1為紅外入侵探測器，安防節點2為聲光報警器，安防層內主機接收節點1的報警并處理適時打開聲光報警器，并將處理結果上報全局主機。
圖5為本實例網絡中節點通信控制電路原理圖，圖5(a)中單片機89S52的25、26、27、28管腳分別與圖5(b)中LED1、LED2、LED3、LED4端點相連；圖5(a)中單片機89S52的10、11管腳分別與圖5(c)中MAX232的12、11管腳相連；圖5(d)中電源轉換電路將12V直流源轉換為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與設備相連，圖5(a)中U6的管腳6、7與網絡相連。
圖6為本實例網絡中網橋的電路原理圖，網橋電路中存在兩個與圖6(a)完全相同的單片機及其外圍電路原理圖，一個單片機的10、11管腳分別與圖6(c)中的10、11管腳相連，該單片機外圍連接的U6芯片的6、7管腳為網橋的一網絡接口，另一單片機的10、11管腳分別與圖6(c)中的3、4管腳相連，該單片機外圍連接的U6芯片的6、7管腳為網橋的另一網絡接口；圖6(b)中RXD0、TXD0、RXD1、TXD1端點分別與圖6(c)中W77E58的10、11、3、4管腳相連；圖6(d)中轉換電路將12V直流源轉換為5V電源與6(a)圖6(b)中電阻端、圖6(c)中電源端相連。
本實例采用的通信格式如下表
①當安防節點1向安防層內主機1發報警時，開始標志為7E；地址標識中主機地址為83，從機地址為050504；控制字中廣播標志位為1，傳播方向位為0；滾動、長度為00111100；內容場中為報警內容，最長不超過16字節；校驗位為CRC16校驗；結束為7E。
按上述能信格式通信后，安防層內主機1處理該報警，如該報警2秒內未消除，發聲光報警控制給安防節點2，并將報警及處理結果發安防全局主機備查。
②當安防層內主機1向安防節點2發控制命令時，開始標志為7E；地址標識中主機地址為83，從機地址為050505；控制字中廣播標志位為1，傳播方向位為1；滾動、長度為10011100；內容場中為控制內容，最長不超過16字節；校驗位為CRC16校驗；結束位為7E。
③當安防層內主機1向安防全局主機轉發安防節點1的報警，并發處理結果時，開始標志位為7E；地址標識位中主機地址為03，從機地址為050503；控制字中廣播標志位為1，傳播方向位為0；滾動、長度為10111000；內容幀中為報警內容及處理結果，最長不超過16字節；校驗位為CRC16校驗；結束位為7E。
④安防節點3為醫療求助，它的上報信息將以廣播方式上達，開始標志位為7E；地址標識全地址為255.06.05.04；控制字中廣播標志位為1，傳播方向位為0；滾動、長度為10110001；
內容幀中為報警內容，最長不超過16字節；校驗位為CRC16校驗；結束位為7E。
該信息將發送到網絡上的每個節點，在應用上與其相關的節點處理該事物；層內主機記錄該事物，并通過預先約定的方式通知門禁節點3打開樓道門，全局安防主機將該信息記錄，并以相當的方式給出處理方案，而連帶的安防節點4將給出引導。
圖7所示為節點通信流程圖，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、串口發送數據；步驟四、單片機TXDC管腳向82c250芯片發送數據；步驟五、串口進行數據處理，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、串口接收數據。
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、準備從82c250芯片接收數據。
圖8所示為網橋通信流程圖，其通信過程如下步驟一、開始；步驟二、初始化；步驟三、等待數據幀進入；步驟四、端口接收幀；步驟五、判斷子網內是否尋址，是，進入步驟六，否則進入步驟七；步驟六、丟棄此幀，返回步驟三；步驟七、接收數據幀；步驟八、判斷數據幀接收是否完整，是，進入步驟九，否則返回到步驟六；步驟九、發送應答；步驟十、發送轉發請求；步驟十一、判斷是否得到應答，是，進入步驟十三，否則進入步驟十二；步驟十二、等待，返回步驟十；步驟十三、轉發到總線上，返回步驟三。
權利要求
1.一種多主機多從機總線網絡，包括網絡傳輸介質和通過一定通信格式進行數據交換的各個節點，其特征在于所述一定通信格式的第一段為開始標志，第二段為地址標識，第三段為1字節的控制字，第四段為1字節，高四位表示滾動、低四位表示長度，第五段為內容場，第六段為校驗，第七段為結束標志；所述節點包括全局主機、層內主機、單純從機、一般從機及網橋，它是指連接到網絡上的各個設備，由設備本身和通信控制部分組成。
2.如權利要求1所述的一種多主機多從機總線網絡，其特征在于所述全局主機位于網絡的最高層，在整個網絡上僅與其應用任務相關的節點進行數據交換。
3.如權利要求1所述的一種多主機多從機總線網絡，其特征在于所述層內主機在整個子網上與其應用任務相關的節點進行數據交換。
4.如權利要求1所述的一種多主機多從機總線網絡，其特征在于所述單純從機完成一個具體的任務和操作。
5.如權利要求1所述的一種多主機多從機總線網絡，其特征在于所述一般從機除具有一個具體任務和操作外還保有對子網內其他一些單純從機的管理功能。
6.如權利要求1所述的一種多主機多從機總線網絡，其特征在于所述的節點通信過程如下步驟一、開始；步驟二、初始化；步驟三、串口發送數據；步驟四、單片機TXDC管腳向82c250芯片發送數據；步驟五、串口進行數據處理，返回步驟三。
7.如權利要求1所述的一種多主機多從機總線網絡，其特征在于所述的網橋通信過程如下步驟一、開始；步驟二、初始化；步驟三、等待數據幀進入；步驟四、端口接收幀；步驟五、判斷子網內是否尋址，是，進入步驟六，否則進入步驟七；步驟六、丟棄此幀，返回步驟三；步驟七、接收數據幀；步驟八、判斷數據幀接收是否完整，是，進入步驟九，否則返回到步驟六；步驟九、發送應答；步驟十、發送轉發請求；步驟十一、判斷是否得到應答，是，進入步驟十三，否則進入步驟十二；步驟十二、等待，返回步驟十；步驟十三、轉發到總線上，返回步驟三。
全文摘要
一種多主機多從機總線網絡屬于信息技術領域，包括網絡傳輸介質和通過一定通信格式進行數據交換的各個節點，所述一定通信格式的第一段為開始標志，第二段為地址標識，第三段為1字節的控制字，第四段為1字節，高四位表示滾動、低四位表示長度，第五段為內容場，第六段為校驗，第七段為結束標志。所述節點包括全局主機、層內主機、單純從機、一般從機及網橋，它是指連接到網絡上的各個設備，由設備本身和通信控制部分組成。本發明網絡在物理層、數據鏈路層一致的情況下實現了多系統融合，通信過程中各系統互不干擾，依照所述通信格式可實現網上任意兩節點間的信息交換，既保障了效率，也使整個系統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 優先權日2006年11月30日
發明者劉葉冰, 楊為民, 姜忠明, 王艷, 歸東生 申請人:西東控制集團(沈陽)有限公司