一种基于总线挂接技术的门窗控制系统的制作方法

1.本发明涉及电动门窗控制技术领域，尤其涉及一种基于总线挂接技术的门窗控制系统。


背景技术：

2.在智能家居生态中，电动门窗作为家居生活的重要一环，往往需要与各种开关配件，比如门内微波感应器开关、门外微波感应器开关、出门墙壁开关、门禁装置、智能家居控制器等一个或多个外设进行连接，复杂的连接关系使得电动门窗电机对外端口上所接驳的引线数量急剧增加，线材用量激增，故障率与施工维护难度随之攀升。


技术实现要素：

3.本发明实施例公开一种基于总线挂接技术的门窗控制系统，在多设备环境下，通过布设总线，并配合与外接设备一一适配的通信适配器，实现了各外接设备在总线上的归类挂接，总线布设方式减少了引线的布设接驳工作，大幅减少了线材用量与施工维护难度，且总线挂接简洁的布设特点还减少了故障发生率。当需要增加开关配件等外接设备时，可在任一原有外接设备的通信适配器上直接引出四线总线，连接到新增外接设备的独立通信适配器，在门窗电机对新增外接设备进行巡检并添加后即可投入使用，从而无需对种类繁多的控制信号线进行辨识，安装使用效率得到极大提高。
4.本发明实施例公开一种基于总线挂接技术的门窗控制系统，所述系统包括：
5.门窗电机，从所述门窗电机引出的总线，以及，经通信适配器挂接于所述总线之上的外接设备，每一所述外接设备均具备独立的通信适配器；
6.所述总线包括用于传输总线数据的通信a线与通信b线，以及用于对所述外接设备供电的电源正线与电源负线；
7.所述门窗电机对所述总线进行巡检，获得巡检结果；
8.所述门窗电机基于所述巡检结果更新外接设备列表。
9.优选的，所述总线数据的数据格式为帧数据，所述帧数据包括帧头、数据长度、数据流方向、目标地址、自身地址、自身运行状态、功能码、附加可变长度数据块及校验码；
10.其中，当所述自身地址指向所述门窗电机时，所述数据流方向为所述门窗电机流向所述目标地址所对应的外接设备，或者，当所述自身地址指向任一外接设备时，所述数据流方向为所述任一外接设备流向所述门窗电机；
11.当所述自身地址指向所述门窗电机，且所述目标地址为0时，所述总线数据即为广播消息，所述门窗电机向每一所述外接设备传输所述广播消息。
12.优选的，所述外接设备与对应的通信适配器之间连接有不长于预设跨接线长的子线；
13.以及，任意两个相邻的通信适配器在所述总线上的两个跨接点之间的间隔长度不小于预设跨接间隔。
14.优选的，所述通信适配器包括主控模块、通信模块、控制模块及稳压模块；
15.所述主控模块包括单片机u1与外设信号采集元件r2、c3，所述通信模块包括通信芯片u2与总线通信保护元件r1、r3，所述控制模块包括总线分支接口jp1与mos开关元件q1，所述稳压模块包括稳压芯片u4与输入电源滤波电容c6、c7；
16.所述单片机u1通过所述外设信号采集元件r2、c3接收外接设备输入的控制信号，并将所述控制信号转化为设备归类数据，所述通信芯片u2经所述总线通信保护元件r1、r3分别向所述总线分支接口jp1所连接的所述通信b线与所述通信a线输出所述设备归类数据，所述门窗电机根据所述设备归类数据进行运行；
17.所述稳压芯片用于将所述总线供给的电压值稳压至5v，以供应所述主控模块及所述通信模块运行；
18.所述mos开关元件q1用以对连接于所述通信适配器之上的外接设备进行供电控制。
19.优选的，所述门窗电机对所述总线进行巡检，获得巡检结果，包括：
20.在每一预设巡检周期，所述门窗电机根据所述外接设备列表中每一所述外接设备的目标地址进行巡检，检测所述目标地址与对应于所述目标地址的校验码是否一致；
21.若一致，则得到针对所述外接设备检测无误的正常巡检结果；
22.若不一致，则得到针对所述外接设备进行校验码更正的更正巡检结果。
23.优选的，若存在任一目标地址超过预设沉默期限无返回数据，则得到针对所述目标地址进行数据删除的删除巡检结果。
24.优选的，在每一所述预设巡检周期的末尾，所述门窗电机向总线输出一帧针对无记录外接设备的扫描广播数据；
25.接收所述无记录外接设备向所述门窗电机返回的包含所述无记录外接设备的目标地址与校验码的添加巡检结果。
26.优选的，所述门窗电机基于所述巡检结果更新外接设备列表，包括：
27.在所述外接设备列表中，所述门窗电机基于所述更正巡检结果，对因外接设备替换而校验码发生变更的目标地址的校验码进行更正；
28.以及，基于所述删除巡检结果，对损坏或者下线的外接设备所对应的外接设备信息进行删除；
29.以及，基于所述添加巡检结果，对接入所述总线但未写入所述外接设备列表的外接设备所对应的外接设备信息进行添加写入。
30.与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
31.在多设备环境下，通过布设总线，并配合与外接设备一一适配的通信适配器，实现了各外接设备在总线上的归类挂接，总线布设方式减少了引线的布设接驳工作，大幅减少了线材用量与施工维护难度，且总线挂接简洁的布设特点还减少了故障发生率。当需要增加开关配件等外接设备时，可在任一原有外接设备的通信适配器上直接引出四线总线，连接到新增外接设备的独立通信适配器，在门窗电机对新增外接设备进行巡检并添加后即可投入使用，从而无需对种类繁多的控制信号线进行辨识，安装使用效率得到极大提高。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本发明实施例公开的一种基于总线挂接技术的门窗控制系统的结构示意图；
34.图2是本发明实施例公开的一种基于总线挂接技术的门窗控制系统中通信适配器的电路结构示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.本发明实施例公开了一种基于总线挂接技术的门窗控制系统，在多设备环境下，通过布设总线，并配合与外接设备一一适配的通信适配器，实现了各外接设备在总线上的归类挂接，总线布设方式减少了引线的布设接驳工作，大幅减少了线材用量与施工维护难度，且总线挂接简洁的布设特点还减少了故障发生率。当需要增加开关配件等外接设备时，可在任一原有外接设备的通信适配器上直接引出四线总线，连接到新增外接设备的独立通信适配器，在门窗电机对新增外接设备进行巡检并添加后即可投入使用，从而无需对种类繁多的控制信号线进行辨识，安装使用效率得到极大提高。
38.请参阅图1及图2，图1是本发明实施例公开的一种基于总线挂接技术的门窗控制系统的结构示意图；图2是本发明实施例公开的一种基于总线挂接技术的门窗控制系统中通信适配器的电路结构示意图。
39.如图1所示，该基于总线挂接技术的门窗控制系统可以包括：
40.门窗电机，从门窗电机引出的总线，以及，经通信适配器挂接于总线之上的外接设备，每一外接设备均具备独立的通信适配器。
41.总线包括用于传输总线数据的通信a线与通信b线，以及用于对外接设备供电的电源正线与电源负线；
42.应当理解的是，本实施例中的门窗电机可以是用于供电驱动电动门启/闭的驱动门窗电机，也可以是用于供电驱动电动窗启/闭与维持开启角度的驱动门窗电机；且一台门窗电机既可仅驱动单一的设备，还可以用于驱动多台同类设备或不同设备。在实际应用中，门窗电机的内部包含了门窗电机运动驱动元件，门窗电机控制或通信信号接口元件，门窗
电机动作逻辑综合元件等，从而门窗电机本身便是完整的一体化系统，其可根据总线数据独立执行动作。
43.其中，外接设备主要是指各类适配于开关信号类配件，比如，微波感应器开关，门禁开关，单键墙壁开关，多键墙壁开关，安全光机，风雨传感器开关、杂类开关(自定义开关)等，此外，外接设备还可是智能家居中央控制器等数据信号类配件(此时通信适配器对智能家居中央控制器的硬件接口需定制调整为数据a、b接口)。
44.作为一种可选的实施方式，仅从门窗电机的控制端口引出一条总线，总线中包括两条数据线与两条电源线，每一外接设备均通过一个通信适配器挂接于总线之上，从而，在智能家居等多设备的场景下，众多外接设备通过挂接总线即可与门窗电机实现通信，无需从门窗电机的控制端口分别拉线，实现了简洁布线，线材用量与施工维护难度大幅降低，同时简洁明了的总线布线方式还降低了日常使用时的故障率。
45.作为一种可选的实施方式，外接设备与对应的通信适配器之间连接有不长于预设跨接线长的子线；以及，任意两个相邻的通信适配器在总线上的两个跨接点之间的间隔长度不小于预设跨接间隔。具体地，可限定外接设备与通信适配器之间子线的预设跨接线长为5cm，以实现规范布设，最大限度地保证总线部分在线材总用量中的占用比率，以使总线部分较易可观察且便于接驳，方便后续维护过程中在总线上进行外接设备的添加挂接工作。
46.本实施例中，总线数据的数据格式为帧数据，帧数据包括帧头、数据长度、数据流方向、目标地址、自身地址、自身运行状态、功能码、附加可变长度数据块及校验码。
47.作为一种可选的实施方式，不同的功能码对应于不同的功能策略，例如，可以假设门窗电机所存储功能码分别为：0(厂家保留功能，可添加对应的新功能，或用于测试)、1(获取外接设备的运行状态)、2(扫描添加新挂接外接设备)、3(配置外接设备的设备类型，误启用可能造成设备类型配置错误或对门窗电机的启闭权限发生改变，因而启用此功能需要厂家密钥)、4(对外接设备断电)、
……
。可见，基于功能码可对外接设备进行多样化控制，配合目标地址与自身地址，可实现对特定外接设备进行扫描、控制。
48.作为一种可选的实施方式，当自身地址指向门窗电机时，数据流方向为门窗电机流向目标地址所对应的外接设备，或者，当自身地址指向任一外接设备时，数据流方向为任一外接设备流向门窗电机。具体地，总线数据既可由门窗电机输出至外接设备，外接设备亦可将返回值或者接收到的控制指令经通信适配器，以总线数据的形式通过总线传输至门窗电机，具体流向取决于总线数据中的目标地址与自身地址。
49.作为一种可选的实施方式，当自身地址指向门窗电机，且目标地址为0时，总线数据即为广播消息，门窗电机向每一外接设备传输广播消息。具体地，当门窗电机向总线输出目标地址为0，即无目标地址的总线数据时，该总线数据即为广播消息，总线上的每一外接设备均可接收到该广播消息，通过广播消息可对所有外接设备进行巡检或者统一控制。
50.本实施例中，如图2所示，通信适配器包括主控模块、通信模块、控制模块及稳压模块；
51.主控模块包括单片机u1与外设信号采集元件r2、c3，通信模块包括通信芯片u2与总线通信保护元件r1、r3，控制模块包括总线分支接口jp1与mos开关元件q1，稳压模块包括稳压芯片u4与输入电源滤波电容c6、c7；
52.其中，单片机u1通过外设信号采集元件r2、c3接收外接设备所输入指示闭合/断开的开关控制信号，并将控制信号转化为设备归类数据，通信芯片u2经总线通信保护元件r1、r3分别向总线分支接口jp1所连接的通信b线与通信a线输出设备归类数据，门窗电机根据设备归类数据运行；在此，
53.稳压芯片用于将总线供给的电压值稳压至5v，以供应主控模块及通信模块运行；
54.mos开关元件q1用以对连接于通信适配器之上的外接设备进行供电控制，从而在必要情况下，可对部分外接设备进行断电，实现节能。
55.可见，通信适配器在主控模块及通信模块的配合下，可实现总线数据在门窗电机与外接设备两端进行双向传输，稳压模块为通信适配器提供稳定供电。此外，通过控制模块可实现对特定外接设备的供电控制，例如可切断当前无需运行，正在空耗电能的外接设备，实现节能。
56.本实施例中，门窗电机对总线进行巡检，获得巡检结果，并基于巡检结果更新外接设备列表。
57.作为一种可选的实施方式，在每一预设巡检周期，门窗电机根据外接设备列表中每一外接设备的目标地址进行巡检，检测目标地址与对应于目标地址的校验码是否一致。若一致，则得到针对外接设备检测无误的正常巡检结果；若不一致，则得到针对外接设备进行校验码更正的更正巡检结果。在外接设备列表中，门窗电机基于更正巡检结果，对因外接设备替换而校验码发生变更的目标地址的校验码进行更正；以及，基于删除巡检结果，对损坏或者下线的外接设备所对应的外接设备信息进行删除；以及，基于添加巡检结果，对接入总线但未写入外接设备列表的外接设备所对应的外接设备信息进行添加写入。
58.具体地，依据实际需求在门窗电机中设定有预设巡检周期，且门窗电机中存储有外接设备列表，外接设备列表中记录有总线上所挂接外接设备对应的目标地址、校验码等外接设备信息。假设总线上分别挂接有微波感应器开关、单键/多键墙壁开关、门禁开关、风雨传感器开关，则在每个预设巡检周期中，门窗电机向外接设备发送广播信息，广播信息中的功能码指示外接设备向门窗电机返回包含校验码的巡检结果，门窗电机据此可对校验码与对应的目标地址进行匹配校验。假设门禁开关进行了替换，则当前预设巡检周期中所获取到门禁开关所处目标地址的校验码不同于外接设备列表，由于巡检结果存在不一致，此时得到包含门禁开关的目标地址与当前校验码的更正巡检结果。门窗电机据此对该目标地址所对应的校验码进行更正，实现外接设备列表的更新，避免总线数据传输出现错误。
59.另外，若存在任一目标地址超过预设沉默期限无返回数据，则得到针对目标地址进行数据删除的删除巡检结果。在此假设针对风雨传感器开关拆卸维修，则门窗电机在巡检时无法获得风雨传感器开关的返回数据，在超过预设沉默期限无法获得返回数据之后，则得到包含风雨传感器开关的目标地址与校验码的删除巡检结果。门窗电机据此对风雨传感器开关对应的目标地址与校验码等外接设备信息进行删除，从而更新外接设备列表，剔除冗余无效数据，避免发出无效控制指令。
60.此外，在每一预设巡检周期的末尾，门窗电机向总线输出一帧针对无记录外接设备的扫描广播数据；接收无记录外接设备向门窗电机返回的包含无记录外接设备的目标地址与校验码的添加巡检结果。在此假设风雨传感器开关维修完毕并重新挂接到总线上，此时，风雨传感器开关的目标地址与校验码已从外接设备列表中删除，因而需要将风雨传感
器开关的外接设备信息重新添加外接设备列表中，在此，门窗电机将添加巡检结果中风雨传感器开关的外接设备信息写入外接设备列表中，实现外接设备的自动添加。
61.从而，微波感应器开关、墙壁开关、门禁开关、风雨传感器开关等外接设备经通信适配器进行设备定义归类，并挂接于总线之上，在门窗电机端进行总线数据的关联交互。
62.例如，门禁开关在接收到开门指令后，向门窗电机输出指示开门的帧数据，据此开启电动门，门禁开关与电动门配合对验证者完成放行。
63.另外，微波感应器开关可检测得到人体移动，从而，安装于室外的微波感应器开关(进门)与安装于室内的微波感应器开关(出门)可在人靠近电动门时检测得到人体移动靠近，其向门窗电机输出带有指示电动门开启的功能码的帧数据，电动门据此自动开启，无需用户手动按动门禁开关；进而，微波感应器开关还可被设定为在特定周期/场景下失效，例如在用户下班进门后，或者在深夜时段，安装于室内外的微波感应器开关均可被设定为失效，从而确保门禁安全，并实现节能；而在白天或者上班时段，各微波感应器开关均被激活，恢复自动门禁功能。
64.同理，在风雨传感器开关检测到室外下雨时，其向门窗电机输出带有指示电动窗关闭的功能码的帧数据，此时门窗电机先获取电动窗的自身运行状态，若电动窗的自身运行状态指示电动窗处于关闭状态，则无需再针对电动窗进行驱动；若电动窗的自身运行状态指示电动窗处于开启状态，则据此驱动电动窗关闭，避免雨水泼溅入室内，风雨传感器开关与电动窗配合实现自动关窗。
65.应当理解的是，总线挂接技术可通过rs485自定义协议、can协议、modbus协议等通信交互协议实现。此外，以上所述的门禁开关、微波感应器开关、风雨传感器开关的配合交互方法，仅是本实施例中为便于理解所提出，在实际应用中不对外接设备的具体类型、工作方式或交互方式产生限定，外接设备可以是上述自动化的微波感应器开关与风雨传感器开关，也可以是手控的门禁开关、墙壁单键/多键按键开关，还可以是用于可自定义功能的自定义开关、用于统筹控制智能家居设备的智能家居中央控制器等，外接设备只要经通信适配器定义分类并挂接至总线，即可根据实际应用需求，并基于总线所采用的通信交互协议与挂接于总线之上的其它门窗电机或外接设备实现数据交互。
66.此外，本实施例中，总线既可以是整体布设的线缆，也可以是从某一外接设备的通信适配器上引出的，连接至另一外接设备的通信适配器上的线缆，此部分线缆实现总线的数据传输与供电功能，从而归为总线的一部分。另外，在范围有限的家居环境中，总线延长所额外产生的数据传输时延相对预设巡检周期、外接设备与门窗电机的响应速度而言微乎其微，不对总线之上门窗电机与各外接设备的运行产生实质影响。因而，在家居环境中，不考虑总线加接延长所产生的数据传输时延与供电传输损耗。
67.综上，在多设备环境下，通过布设总线，并配合与外接设备一一适配的通信适配器，实现了各外接设备在总线上的归类挂接，总线布设方式减少了引线的布设接驳工作，大幅减少了线材用量与施工维护难度，且总线挂接简洁的布设特点还减少了故障发生率。当需要增加开关配件等外接设备时，可在任一原有外接设备的通信适配器上直接引出四线总线，连接到新增外接设备的独立通信适配器，在门窗电机对新增外接设备进行巡检并添加后即可投入使用，从而无需对种类繁多的控制信号线进行辨识，安装使用效率得到极大提高。