自動地址分配技術(shù)中高效總線調(diào)停機(jī)制

摘要：本文詳細(xì)介紹了在自動地址分配技術(shù)中一種高效的總線競爭調(diào)停機(jī)制，結(jié)合自動地址分配的算法可以高效地實現(xiàn)自動地址分配功能?；谠?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/總線調(diào)停">總線調(diào)停機(jī)制可以有效地解決在自動地址分配時總線調(diào)停時間，從而降低分配地址耗時。本文詳細(xì)講解并實例解析自動地址分配技術(shù)中的總線調(diào)停機(jī)制，而且還通過實際工程案例解釋總線調(diào)停的必要性。

引言

　　自動地址分配技術(shù)是否成功有兩個方面的制約因素：一是自動地址分配的邏輯(或者算法)是否高效;另一因素是在總線發(fā)生競爭的情況下，是否有一套高效的調(diào)停機(jī)制。其中自動地址分配原理及邏輯已在前文《自動地址分配技術(shù)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用》中詳細(xì)闡述。本文在多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)上對總線調(diào)停機(jī)制從原理、實例、實驗效果多方面詳細(xì)介紹。

1 總線調(diào)停機(jī)制的必要性

　　多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)連接圖如圖1所示。此時室內(nèi)機(jī)暫時未分配地址，地址處于未知狀態(tài)。當(dāng)室外機(jī)發(fā)出地址復(fù)位指令時，所有的室內(nèi)機(jī)幾乎同時收到室外機(jī)地址復(fù)位指令。所有室內(nèi)機(jī)執(zhí)行完復(fù)位當(dāng)前地址相關(guān)操作，接著室內(nèi)機(jī)向總線上傳地址申請數(shù)據(jù)。若沒有總線調(diào)停機(jī)制，所有數(shù)據(jù)在總線疊加導(dǎo)致總線波形畸變最終破壞正常通信。圖2所示為無調(diào)停機(jī)制下多設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)與總線數(shù)據(jù)的實測波形。其中，通道1是某一室內(nèi)機(jī)發(fā)送端測得的數(shù)據(jù)波形，通道2是在接收端接收到的總線的數(shù)據(jù)波形。從圖2可以直觀地發(fā)現(xiàn)，總線電平邏輯、數(shù)據(jù)波特率明顯發(fā)生錯亂。換而言之在沒有總線的調(diào)停機(jī)制下，總線數(shù)據(jù)疊加后直接結(jié)果就是破壞總線電平。可見總線調(diào)停是保證總線通信正常必不可少的環(huán)節(jié)，也是保證通信成功的關(guān)鍵方法。

2 總線調(diào)停機(jī)制的基本原理

　　調(diào)停機(jī)制簡單而言就是制定一個競爭規(guī)則。即在總線空閑時，為防止同時有多個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，需要決定哪個設(shè)備獲得總線使用權(quán)的規(guī)則。該規(guī)則的執(zhí)行結(jié)果是某一時刻只能有一個設(shè)備能發(fā)送數(shù)據(jù)，而其他競爭失敗的設(shè)備處于等待狀態(tài)。圖3示意兩設(shè)備總線競爭的調(diào)停機(jī)制，詳細(xì)規(guī)制如下。

　　規(guī)則1：所有設(shè)備開始發(fā)送數(shù)據(jù)前監(jiān)聽總線的電平，如果總線電平為低電平，則不開始發(fā)送數(shù)據(jù)。根據(jù)規(guī)則1，應(yīng)用中總線電平規(guī)則為：空閑時總線電平為高電平，任何數(shù)據(jù)發(fā)送時均以低電平為起始位?？偩€為低電平時定義為總線繁忙。該規(guī)則在物理電平上解決總線沖突。

　　規(guī)則2：通過判斷發(fā)送開始時主控芯片的通信狀態(tài)標(biāo)志來對總線上的通信狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。當(dāng)通信狀態(tài)標(biāo)志為真時，表示總線上已有通信數(shù)據(jù)，總線處于繁忙狀態(tài)不開始發(fā)送數(shù)據(jù);反之，表示總線上無通信數(shù)據(jù)。

　　規(guī)則3：每接收完一個單位數(shù)據(jù)，計時器復(fù)位歸零。如果計時器未經(jīng)過一單位數(shù)據(jù)時間，則存在接收下一個單位數(shù)據(jù)的可能，則不開始發(fā)送數(shù)據(jù)。為實際項目靈活處理，一個單位數(shù)據(jù)可以是位、字節(jié)等。

　　以上三規(guī)則滿足其中任意一條，則不能開始發(fā)送數(shù)據(jù);只有都不滿足時，才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)。

3 總線調(diào)停實際應(yīng)用與效果

　　基于上述的調(diào)停機(jī)制的原理，設(shè)計自動分配地址時總線監(jiān)聽、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)回傳的控制邏輯。如圖4所示，成功實現(xiàn)總線的調(diào)停，即在某一時刻有且僅有一個設(shè)備占用總線。

　　在圖4右側(cè)所示，設(shè)計室外機(jī)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)開始計時的10ms內(nèi)是發(fā)送時間，之后是室內(nèi)機(jī)的回傳數(shù)據(jù)時間。在定義室外機(jī)發(fā)送開始10ms之后計時開始，室內(nèi)機(jī)開始向總線發(fā)送數(shù)據(jù)計時停止，之間的時間為總線調(diào)停時間。從圖4可以看出此次的總線調(diào)停時間為4.5ms(14.5 – 10ms)。圖5為實驗測試100次總線調(diào)停時間統(tǒng)計圖。因為忽略室內(nèi)機(jī)接收總線數(shù)據(jù)時間、內(nèi)機(jī)解碼編碼以及運算時間，因此實際調(diào)停時間略有減少。忽略測量誤差情況下，可以看出采用本方法總線調(diào)停時間最短約3ms，最長時間也不超過5ms。從測試數(shù)據(jù)分布可以得出，大多數(shù)的總線調(diào)停時間為4ms左右，滿足實際工程使用要求。

　　需要指出的是，如果需要進(jìn)一步縮短整個分配地址時間，可以縮短定義的通信發(fā)送時間(如上文所述的10ms時間)。總線競爭的時間是由所有室內(nèi)機(jī)競爭的實際時間而定，并隨著競爭的數(shù)量減少而減少。

4 結(jié)束語

　　本文從原理和實際工程應(yīng)用詳細(xì)闡述了自動地址分配過程中的總線競爭調(diào)停機(jī)制。結(jié)合前文介紹的自動地址分配方法可以高效快速地實現(xiàn)自動地址分配。雖然是基于多聯(lián)機(jī)的應(yīng)用場合，但是本技術(shù)不限于多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，其方法和原理可以推廣到其他相似的場合。從實際工程應(yīng)用測試結(jié)果分析，基于本方法的總線調(diào)停機(jī)制是一個高效的調(diào)停機(jī)制，能高效的解決總線競爭問題。

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