[发明专利]用于在多点网络中自动分配地址给设备的系统和方法

说明书

背景

技术领域

本技术领域一般涉及计算机设备之间的通信，并且更具体地涉及用于经由总线耦合的寻址设备的系统和方法。

背景讨论

采用共享总线拓扑的一些网络标准，在工业应用中具有广泛的安装基础。这些网络标准包括MODBUS、CAN、I²C和许多基于无线的网络，例如WLAN、Zigbee和蓝牙。这些网络有各种各样的成功原因，并且一些成功的原因包括易于实现、材料的低成本和在噪声、工业环境中的稳定的性能。这些标准中，实施MODBUS的网络是特别流行的。

MODBUS是一种基于字节的通信协议，其中一个设备称为主设备，驱动与一个或多个称为从设备的其它设备进行通信。MODBUS的规范包括在两个部分中：应用层和物理层/链路层。应用层协议是用于主设备和从设备之间交换数据的通用定义。来自应用层的消息以帧的形式进行封装，这些帧然后通过物理/链路层被发送。存在定义MODBUS的多种不同的物理/链路层协议，包括在串行线路上的MODBUS。

根据MODBUS协议的可用的通信模式包括广播和事务。广播是主设备发送给耦合到包括主设备的网络中的所有从设备的消息。在标准MODBUS实施中，从设备并不响应于广播。广播可用来将来自主设备的数据发送到所有的从设备。

相反，事务是由从主设备单播到从设备的请求消息进行初始化。事务是由从设备发回主设备的响应消息完成。事务可以用来把来自主设备的数据发送到特定的从具体并用于在主设备处接收确认，或从从设备获取数据。

通过共享总线拓扑通信的设备通过各种方法被分配地址。根据一些方法，人们通过手动操纵设备的元件（例如双列直插式开关）设置设备的地址。在其它方法中，人们通过软件应用程序配置设备地址，该软件应用程序将地址存储在位于设备中的存储器内。当配置使用MODBUS协议（例如串行线路协议上的MODBUS）进行通信的设备时，地址常常在设备制造期间或在其初始安装期间进行配置。

串行线路上的MODBUS通常被实施于RS-485总线上，并且耦合到RS-485总线的所有这些设备可以检测通过总线传输的消息。因此，在串行线路上的MODBUS使用地址来唯一标识系统中的每个从设备。对于事务，用于单播的从设备的地址被包括在待发消息中，并且指定哪个从设备应该接收、处理且对该消息做出响应。对于广播，特定的保留地址包括在待发消息中，待发信息将其作为所有从设备接收和处理的广播进行标识。

发明内容

本文公开的各方面和实例示出了将通信地址分配给连接到以共享总线拓扑进行配置的网络的一个或多个未编址的设备的系统和过程。根据一些实例，地址分配过程由控制器自动进行，该控制器通过共享的多点总线与未编址设备进行通信。在这些实例中，该控制器与未编址设备既进行广播通信，又进行离散的点对点事务。在事务中，该控制器提供在网络中唯一标识未编址设备的地址。进一步，在这些实例中，未编址设备在存储器中存储所提供的地址并将其自身配置为在网络通信期间识别它们的地址。因此，本文公开的各方面和实例减轻与网络通信的配置设备相关联的管理负担，并且允许设备将在不需要地址配置程序的专门的知识的情下被安装。

根据一个实例，控制器将与未编址设备经由共享RS-485通信总线进行通信。在该实例中，每个设备具有通常称为序列号的唯一标识符。序列号的集合的基数可以大于产生地址的标识符的集合的基数。该实例是基于串行线通信协议上的MODBUS，尽管它不是严格符合该协议，因为它需要多个设备来响应于相同的请求。然而，由于串行线路上的MODBUS没有规定任何载波侦听机制（即，一种机制，主机通过该机制在其写到总线上时监控总线，以便检测冲突），每个设备可以单独地遵循MODBUS协议。因此现有的MODBUS的实施可以采用这个实例自动生成设备地址。

根据另一实例，提供了一种用于给网络内的多个设备分配地址的系统。该系统包括存储器和耦合到存储器上的至少一个处理器，并且该系统被配置为指示所有的多个设备分别从第一组动态地址中选择第一动态地址，分别将不同静态地址分配给具有唯一标识设备的第一动态地址的每个设备，指示具有标识至少两个设备的第一动态地址的所有多个设备分别从第二组动态地址中选择第二动态地址，并且分别将另一个不同静态地址分配给具有唯一标识设备的第二动态地址的每个设备。