一种采用串口方式下的模块自组网系统及方法与流程

1.本发明涉及模块自组网技术领域，特别是涉及一种采用串口方式下的模块自组网系统及方法。


背景技术：

2.在配电系统中，采集配电末端电力参数通常会使用到导轨安装方式的仪表，在需要测量采集许多组数据的情况下，常应用一个主模块加多个从模块来满足现场的各种需求。主模块要读取各个从模块的测量信息，需要为多个从模块分配通信地址，从而识别从模块在通信网络中的位置，进而读取该位置设备的电力参数，工厂通常会在模块出厂时预设从模块通信地址，但现场安装时由于是外观相同的从模块，会发生安装顺序错误的情况，从而导致读取的数据与实际设备的电力参数不符，且预设从模块通信地址增加生产难度，影响生产效率；也有现场通过特定设备连接从模块通信接口设置通信地址，这种方式繁琐且容易出错，极大影响项目进度。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的采用串口方式下的模块自组网系统及方法。
4.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
5.本发明提供一种采用串口通信方式下的模块自组网系统，其特点在于，其包括1个主模块和n个从模块，所述主模块与从模块之间、从模块与从模块之间以串口连接，同时各模块的p2口、p4口分别与相邻模块的p1口、p3口连接，其中p1口用于输出pwm信号，p2用于接收pwm信号，p3用于输出电平信号，p4口用于接收电平信号；
6.所述主模块用于通过串口com发送广播命令1，以告知各从模块进入自动分配地址准备状态，所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令1后，进入自动分配地址状态，并将对应的p3口电平置低；
7.所述主模块用于通过串口com发送广播命令2，以告知各从模块开始自动地址分配，所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令2后，根据对应的p4口的电平和p2口是否收到pwm波判断其后是否有其他从模块接入，在某一从模块的p4口未检测到低电平且该从模块的p2口也未收到pwm波时，则判定该从模块自身为最后一台从模块n，该从模块n将其通信地址设置为1、p1口发出1hz频率的pwm波、p3口的电平置高，同时从模块n-1的p4口的电平也置高(如有其他从模块接入，p4口检测到低电平，否则p4口为高电平)；
8.最后第2台从模块n-1用于检测到p4口的电平变高、p2口的pwm波频率为1hz后，将其通信地址设置为2，在其p1口发出2hz频率的pwm波、p3口的电平置高，同时从模块n-2的p4口的电平也置高，其他从模块n-2～从模块1依次将其通信地址设置为其p2口检测到的pwm频率值 1，其p1口输出频率与其通信地址相同的pwm波，并将p3口电平置高；
9.所述主模块用于在约定的超时时间内其p4口检测到高电平，则判定有从模块接
入，通过其p2口检测到连接最近的从模块1的pwm波频率为nhz，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n地址依次是n,n-1,...,1，在约定的超时时间内其p4口未检测到高电平，则判定没有从模块接入，通过串口com直接发送广播命令4，结束自动分配地址操作；
10.所述主模块用于通过串口com发送包含从模块数量n的广播命令3，所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令3后，自动修改地址为n 1-adr，adr为各从模块当前地址，地址修改并保存，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n的地址依次为1,...,n-1,n递增；
11.所述主模块用于通过串口com发送广播命令4，结束自动分配地址操作，这样主模块就可以根据分配给从模块地址读取所需从模块的信息。
12.较佳地，所述自组网结束后需扩展第n 1、n 2...个从模块可由主模块重新发送命令1-4重新自动分配地址。
13.本发明还提供一种采用串口通信方式下的模块自组网系统，其特点在于，其包括1个主模块和n个从模块，所述主模块与从模块之间、从模块与从模块之间以串口连接，同时各模块的p2口、p4口分别与相邻模块的p1口、p3口连接，其中p1口用于输出pwm信号，p2用于接收pwm信号，p3用于输出电平信号，p4口用于接收电平信号；
14.所述主模块用于通过串口com发送广播命令1，以告知各从模块进入自动分配地址准备状态，所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令1后，进入自动分配地址状态，并将对应的p3口电平置高；
15.所述主模块用于通过串口com发送广播命令2，以告知各从模块开始自动地址分配，所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令2后，根据对应的p4口的电平和p2口是否收到pwm波判断其后是否有其他从模块接入，在某一从模块的p4口未检测到高电平且该从模块的p2口也未收到pwm波时，则判定该从模块自身为最后一台从模块n，该从模块n将其通信地址设置为1、p1口发出1hz频率的pwm波、p3口的电平置低，同时从模块n-1的p4口的电平也置低；
16.最后第2台从模块n-1用于检测到p4口的电平变低、p2口的pwm波频率为1hz后，将其通信地址设置为2，在其p1口发出2hz频率的pwm波、p3口的电平置低，同时从模块n-2的p4口的电平也置低，其他从模块n-2～从模块1依次将其通信地址设置为其p2口检测到的pwm频率值 1，其p1口输出频率与其通信地址相同的pwm波，并将p3口电平置低；
17.所述主模块用于在约定的超时时间内其p4口检测到低电平，则判定有从模块接入，通过其p2口检测到连接最近的从模块1的pwm波频率为nhz，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n地址依次是n,n-1,...,1，在约定的超时时间内其p4口未检测到低电平，则判定没有从模块接入，通过串口com直接发送广播命令4，结束自动分配地址操作；
18.所述主模块用于通过串口com发送包含从模块数量n的广播命令3，所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令3后，自动修改地址为n 1-adr，adr为各从模块当前地址，地址修改并保存，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n的地址依次为1,...,n-1,n递增；
19.所述主模块用于通过串口com发送广播命令4，结束自动分配地址操作，这样主模块就可以根据分配给从模块地址读取所需从模块的信息。
20.较佳地，所述自组网结束后需扩展第n 1、n 2...个从模块可由主模块重新发送命
令1-4重新自动分配地址。
21.本发明还提供一种采用串口通信方式下的模块自组网方法，其特点在于，所述主模块与从模块之间、从模块与从模块之间以串口连接，同时各模块的p2口、p4口分别与相邻模块的p1口、p3口连接，其中p1口用于输出pwm信号，p2用于接收pwm信号，p3用于输出电平信号，p4口用于接收电平信号，所述方法包括以下步骤：
22.s11、所述主模块通过串口com发送广播命令1，以告知各从模块进入自动分配地址准备状态，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令1后，进入自动分配地址状态，并将对应的p3口电平置低；
23.s12、所述主模块通过串口com发送广播命令2，以告知各从模块开始自动地址分配，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令2后，根据对应的p4口的电平和p2口是否收到pwm波判断其后是否有其他从模块接入，在某一从模块的p4口未检测到低电平且该从模块的p2口也未收到pwm波时，则判定该从模块自身为最后一台从模块n，该从模块n将其通信地址设置为1、p1口发出1hz频率的pwm波、p3口的电平置高，同时从模块n-1的p4口的电平也置高；
24.s13、最后第2台从模块n-1检测到p4口的电平变高、p2口的pwm波频率为1hz后，将其通信地址设置为2，在其p1口发出2hz频率的pwm波、p3口的电平置高，同时从模块n-2的p4口的电平也置高，其他从模块n-2～从模块1依次将其通信地址设置为其p2口检测到的pwm频率值 1，其p1口输出频率与其通信地址相同的pwm波，并将p3口电平置高；
25.s14、所述主模块在约定的超时时间内其p4口检测到高电平，则判定有从模块接入，通过其p2口检测到连接最近的从模块1的pwm波频率为nhz，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n地址依次是n,n-1,...,1，在约定的超时时间内其p4口未检测到高电平，则判定没有从模块接入，通过串口com直接发送广播命令4，结束自动分配地址操作；
26.s15、所述主模块通过串口com发送包含从模块数量n的广播命令3，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令3后，自动修改地址为n 1-adr，adr为各从模块当前地址，地址修改并保存，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n的地址依次为1,...,n-1,n递增；
27.s16、所述主模块通过串口com发送广播命令4，结束自动分配地址操作，这样主模块就可以根据分配给从模块地址读取所需从模块的信息。
28.本发明还提供一种采用串口通信方式下的模块自组网方法，其特点在于，所述主模块与从模块之间、从模块与从模块之间以串口连接，同时各模块的p2口、p4口分别与相邻模块的p1口、p3口连接，其中p1口用于输出pwm信号，p2用于接收pwm信号，p3用于输出电平信号，p4口用于接收电平信号，所述方法包括以下步骤：
29.s21、所述主模块通过串口com发送广播命令1，以告知各从模块进入自动分配地址准备状态，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令1后，进入自动分配地址状态，并将对应的p3口电平置高；
30.s22、所述主模块通过串口com发送广播命令2，以告知各从模块开始自动地址分配，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令2后，根据对应的p4口的电平和p2口是否收到pwm波判断其后是否有其他从模块接入，在某一从模块的p4口未检测到高电平且该从模块的p2口也未收到pwm波时，则判定该从模块自身为最后一台从模块n，该从模块n将其通信地
址设置为1、p1口发出1hz频率的pwm波、p3口的电平置低，同时从模块n-1的p4口的电平也置低；
31.s23、最后第2台从模块n-1检测到p4口的电平变低、p2口的pwm波频率为1hz后，将其通信地址设置为2，在其p1口发出2hz频率的pwm波、p3口的电平置低，同时从模块n-2的p4口的电平也置低，其他从模块n-2～从模块1依次将其通信地址设置为其p2口检测到的pwm频率值 1，其p1口输出频率与其通信地址相同的pwm波，并将p3口电平置低；
32.s24、所述主模块在约定的超时时间内其p4口检测到低电平，则判定有从模块接入，通过其p2口检测到连接最近的从模块1的pwm波频率为nhz，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n地址依次是n,n-1,...,1，在约定的超时时间内其p4口未检测到低电平，则判定没有从模块接入，通过串口com直接发送广播命令4，结束自动分配地址操作；
33.s25、所述主模块通过串口com发送包含从模块数量n的广播命令3，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令3后，自动修改地址为n 1-adr，adr为各从模块当前地址，地址修改并保存，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n的地址依次为1,...,n-1,n递增；
34.s26、所述主模块通过串口com发送广播命令4，结束自动分配地址操作，这样主模块就可以根据分配给从模块地址读取所需从模块的信息。
35.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
36.本发明的积极进步效果在于：
37.这种采用串口通信方式下的模块自组网方法，极大简化了从模块通信地址设置，提高了生产效率，避免出错，加快了项目进度。
附图说明
38.图1为实施例1的主模块发送广播命令1后从模块状态示意图；
39.图2(a)-(c)为实施例1的主模块发送广播命令2后从模块状态示意图
40.图3(a)-(b)为实施例1的主模块发送广播命令3后从模块状态示意图；
41.图4为实施例1的主模块发送广播命令4后从模块状态示意图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。
43.实施例1
44.如图1所示，本实施例提供一种采用串口通信方式下的模块自组网系统，其包括1个主模块和n个从模块，所述主模块与从模块之间、从模块与从模块之间以串口连接，同时各模块的p2口、p4口分别与相邻模块的p1口、p3口连接，其中p1口用于输出pwm信号，p2用于接收pwm信号，p3用于输出电平信号，p4口用于接收电平信号。
45.如图1所示，所述主模块用于通过串口com发送广播命令1，以告知各从模块进入自
动分配地址准备状态；所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令1后，进入自动分配地址状态，并将对应的p3口电平置低。
46.如图2(a)所示，所述主模块用于通过串口com发送广播命令2，以告知各从模块开始自动地址分配；所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令2后，根据对应的p4口的电平和p2口是否收到pwm波判断其后是否有其他从模块接入，在某一从模块的p4口未检测到低电平且该从模块的p2口也未收到pwm波时，则判定该从模块自身为最后一台从模块n，该从模块n将其通信地址设置为1、p1口发出1hz频率的pwm波、p3口的电平置高，同时从模块n-1的p4口的电平也置高(如有其他从模块接入，p4口检测到低电平，否则p4口为高电平)。
47.如图2(b)所示，最后第2台从模块n-1用于检测到p4口的电平变高、p2口的pwm波频率为1hz后，将其通信地址设置为2，在其p1口发出2hz频率的pwm波、p3口的电平置高，同时从模块n-2的p4口的电平也置高，其他从模块n-2～从模块1依次将其通信地址设置为其p2口检测到的pwm频率值 1，其p1口输出频率与其通信地址相同的pwm波，并将p3口电平置高。
48.如图2(c)所示，所述主模块用于在约定的超时时间内其p4口检测到高电平，则判定有从模块接入，通过其p2口检测到连接最近的从模块1的pwm波频率为nhz，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n地址依次是n,n-1,...,1；在约定的超时时间内其p4口未检测到高电平，则判定没有从模块接入，通过串口com直接发送广播命令4，结束自动分配地址操作。
49.如图3(a)所示，所述主模块用于通过串口com发送包含从模块数量n的广播命令3；所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令3后，自动修改地址为n 1-adr，adr为各从模块当前地址，地址修改并保存，如图3(b)所示，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n的地址依次为1,...,n-1,n递增。
50.如图4所示，所述主模块用于通过串口com发送广播命令4，结束自动分配地址操作，这样主模块就可以根据分配给从模块地址读取所需从模块的信息。
51.而且，所述自组网结束后需扩展第n 1、n 2...个从模块可由主模块重新发送命令1-4重新自动分配地址。
52.此外，所述pwm波频率可根据算法不同设置不同的频率组，只需最终算得所需地址即可。
53.本实施例还提供一种采用串口通信方式下的模块自组网方法，所述主模块与从模块之间、从模块与从模块之间以串口连接，同时各模块的p2口、p4口分别与相邻模块的p1口、p3口连接，其中p1口用于输出pwm信号，p2用于接收pwm信号，p3用于输出电平信号，p4口用于接收电平信号，所述方法包括以下步骤：
54.s11、所述主模块通过串口com发送广播命令1，以告知各从模块进入自动分配地址准备状态，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令1后，进入自动分配地址状态，并将对应的p3口电平置低。
55.s12、所述主模块通过串口com发送广播命令2，以告知各从模块开始自动地址分配，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令2后，根据对应的p4口的电平和p2口是否收到pwm波判断其后是否有其他从模块接入，在某一从模块的p4口未检测到低电平且该从模块的p2口也未收到pwm波时，则判定该从模块自身为最后一台从模块n，该从模块n将其通信地址设置为1、p1口发出1hz频率的pwm波、p3口的电平置高，同时从模块n-1的p4口的电平也置
高。
56.s13、最后第2台从模块n-1检测到p4口的电平变高、p2口的pwm波频率为1hz后，将其通信地址设置为2，在其p1口发出2hz频率的pwm波、p3口的电平置高，同时从模块n-2的p4口的电平也置高，其他从模块n-2～从模块1依次将其通信地址设置为其p2口检测到的pwm频率值 1，其p1口输出频率与其通信地址相同的pwm波，并将p3口电平置高。
57.s14、所述主模块在约定的超时时间内其p4口检测到高电平，则判定有从模块接入，通过其p2口检测到连接最近的从模块1的pwm波频率为nhz，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n地址依次是n,n-1,...,1，在约定的超时时间内其p4口未检测到高电平，则判定没有从模块接入，通过串口com直接发送广播命令4，结束自动分配地址操作。
58.s15、所述主模块通过串口com发送包含从模块数量n的广播命令3，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令3后，自动修改地址为n 1-adr，adr为各从模块当前地址，地址修改并保存，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n的地址依次为1,...,n-1,n递增。
59.s16、所述主模块通过串口com发送广播命令4，结束自动分配地址操作，这样主模块就可以根据分配给从模块地址读取所需从模块的信息。
60.实施例2
61.本实施例提供一种采用串口通信方式下的模块自组网系统，其包括1个主模块和n个从模块，所述主模块与从模块之间、从模块与从模块之间以串口连接，同时各模块的p2口、p4口分别与相邻模块的p1口、p3口连接，其中p1口用于输出pwm信号，p2用于接收pwm信号，p3用于输出电平信号，p4口用于接收电平信号。
62.所述主模块用于通过串口com发送广播命令1，以告知各从模块进入自动分配地址准备状态；所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令1后，进入自动分配地址状态，并将对应的p3口电平置高。
63.所述主模块用于通过串口com发送广播命令2，以告知各从模块开始自动地址分配；所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令2后，根据对应的p4口的电平和p2口是否收到pwm波判断其后是否有其他从模块接入，在某一从模块的p4口未检测到高电平且该从模块的p2口也未收到pwm波时，则判定该从模块自身为最后一台从模块n，该从模块n将其通信地址设置为1、p1口发出1hz频率的pwm波、p3口的电平置低，同时从模块n-1的p4口的电平也置低。
64.最后第2台从模块n-1用于检测到p4口的电平变低、p2口的pwm波频率为1hz后，将其通信地址设置为2，在其p1口发出2hz频率的pwm波、p3口的电平置低，同时从模块n-2的p4口的电平也置低，其他从模块n-2～从模块1依次将其通信地址设置为其p2口检测到的pwm频率值 1，其p1口输出频率与其通信地址相同的pwm波，并将p3口电平置低。
65.所述主模块用于在约定的超时时间内其p4口检测到低电平，则判定有从模块接入，通过其p2口检测到连接最近的从模块1的pwm波频率为nhz，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n地址依次是n,n-1,...,1，在约定的超时时间内其p4口未检测到低电平，则判定没有从模块接入，通过串口com直接发送广播命令4，结束自动分配地址操作。
66.所述主模块用于通过串口com发送包含从模块数量n的广播命令3，所述从模块1～从模块n均用于在收到广播命令3后，自动修改地址为n 1-adr，adr为各从模块当前地址，地
址修改并保存，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n的地址依次为1,...,n-1,n递增。
67.所述主模块用于通过串口com发送广播命令4，结束自动分配地址操作，这样主模块就可以根据分配给从模块地址读取所需从模块的信息。
68.本实施例还提供一种采用串口通信方式下的模块自组网方法，所述主模块与从模块之间、从模块与从模块之间以串口连接，同时各模块的p2口、p4口分别与相邻模块的p1口、p3口连接，其中p1口用于输出pwm信号，p2用于接收pwm信号，p3用于输出电平信号，p4口用于接收电平信号，所述方法包括以下步骤：
69.s21、所述主模块通过串口com发送广播命令1，以告知各从模块进入自动分配地址准备状态；所述从模块1～从模块n均在收到广播命令1后，进入自动分配地址状态，并将对应的p3口电平置高。
70.s22、所述主模块通过串口com发送广播命令2，以告知各从模块开始自动地址分配；所述从模块1～从模块n均在收到广播命令2后，根据对应的p4口的电平和p2口是否收到pwm波判断其后是否有其他从模块接入，在某一从模块的p4口未检测到高电平且该从模块的p2口也未收到pwm波时，则判定该从模块自身为最后一台从模块n，该从模块n将其通信地址设置为1、p1口发出1hz频率的pwm波、p3口的电平置低，同时从模块n-1的p4口的电平也置低。
71.s23、最后第2台从模块n-1检测到p4口的电平变低、p2口的pwm波频率为1hz后，将其通信地址设置为2，在其p1口发出2hz频率的pwm波、p3口的电平置低，同时从模块n-2的p4口的电平也置低，其他从模块n-2～从模块1依次将其通信地址设置为其p2口检测到的pwm频率值 1，其p1口输出频率与其通信地址相同的pwm波，并将p3口电平置低。
72.s24、所述主模块在约定的超时时间内其p4口检测到低电平，则判定有从模块接入，通过其p2口检测到连接最近的从模块1的pwm波频率为nhz，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n地址依次是n,n-1,...,1，在约定的超时时间内其p4口未检测到低电平，则判定没有从模块接入，通过串口com直接发送广播命令4，结束自动分配地址操作。
73.s25、所述主模块通过串口com发送包含从模块数量n的广播命令3，所述从模块1～从模块n均在收到广播命令3后，自动修改地址为n 1-adr，adr为各从模块当前地址，地址修改并保存，主模块连接最近的从模块1开始到第n个从模块n的地址依次为1,...,n-1,n递增。
74.s26、所述主模块通过串口com发送广播命令4，结束自动分配地址操作，这样主模块就可以根据分配给从模块地址读取所需从模块的信息。
75.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。