基于机械限位的从控制器自动编址方法与流程

1.本发明涉及总线技术，尤其涉及从控制器的编址方法。


背景技术：

2.在汽车的同一个lin/can网络中往往有多个硬件完全相同的从控制器，因为它们有不同的地址，所以在总线中可以接收不同的命令，执行不同的功能。
3.市场上目前主要有两种方式对多个从控制器编址：1、预编址方式供应商出厂前对控制器进行编址，出厂时即赋予了控制器不同的“身份”，相当于生产的控制器本身就是具有不同地址的；2、自动化编址控制器装车后，由总线的主控制器发送自动编址命令，使从控制器获得不同的地址。
4.行业上通用的方法是不同的控制器具有不同的接线，控制器通过识别接线方式的不同来自动编址。
5.下面以某商业化的lin总线自动编址方式为例来说明自动编址方法。
6.图1示出了现有的lin总线自动编址系统的示意图。对lin总线来说，每个从控制器的连接实际上是串联的，输入接口lin in连接到上一节点，输出接口lin out连接到下一个节点。从控制器内部可以通过软件设置将内部开关开通或断开(一般是默认开通)。图2示出了用于支持从控制器自动编址的输入接口lin in（输出接口lin out的内部电路结构与输入接口lin in相同）的内部电路结构示意图。请结合图2所示，单个节点自动编址的过程包含以下七个步骤，整个过程在lin总线主控制器的break数据场中进行，在这个场中主控制器会将lin总线的电平拉低。
7.步骤1、所有具备自动编址功能的节点将内部电流源i1、i2和上拉电阻r都关闭，这时只有不具备自动编址功能的节点仍有输出电流；步骤2、所有具备自动编址功能的节点检测采样电阻shunt上的电流，作为初始值，称为ishunt_1；步骤3、所有具备自动编制功能并且没有地址的节点将内部的开关k1打开，其它节点保持内部电流源和上拉电阻都关闭。这些具备自动编址功能并且没有地址的节点被称为备选节点；步骤4、备选节点通过检测运放u1的输出端电压值vi来获得采样电阻shunt的电流，称为ishunt_2，如果一些节点检测到的ishunt_2和ishunt_1的差值小于特定值，则说明这些节点可能是最远端的未编址节点，这些节点被选中，称为预选节点；步骤5、所有未被选中的节点关闭开关k1，预选节点保持开关k1打开并打开开关k2；步骤6、预选节点再次检测采样电阻shunt上的电流，称为ishunt_3，如果ishunt_3
和ishunt_1之差小于特定值idiff则表示这是最末端的未编址的节点，该节点将上次发来的地址保存下来，实现自动编址；步骤7、所有具备自动编址功能的节点关闭内部电流源i1、i2，开启内部上拉电阻r，总线恢复到正常通信状态。
8.商业化的can总线的自动编址的原理与上述的lin总线的自动编址原理大同小异。
9.采用现有的lin总线自动编址系统的串联接线方式实现从控制器自动编址的方法具有以下两个明显缺点：1、增加了lin总线总的连接端点，增加了接插件的成本；2、串联方式降低了产品可靠性，如果某一个连接端点断开，会使得后续的所有节点都无法正常工作。
10.商业化的can总线自动编址方式虽然采用了专用的编址连线，避免了上述的第二个缺点，但是增加了更多的线束成本。


技术实现要素：

11.本发明所要解决的技术问题在于提供一种成本低、可靠性高、易于实现、编址效率高的从控制器的编址方法。
12.本发明实施例的一种基于机械限位的从控制器自动编址方法，从控制器通过总线与主控制器通信连接，并与电机电连接，该基于机械限位的从控制器自动编址方法包括以下步骤：接收主控制器发送的编址指令；控制电机分别逆时针转动到第一机械限位位置和顺时针转动到第二机械限位位置，获取第一机械限位位置与第二机械限位位置之间的夹角α；根据预先存储的角度范围和节点地址对应表确定与夹角α相匹配的角度范围，并将与夹角α相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与夹角α相匹配的角度范围，则确认编址失败。
13.本发明实施例的一种基于机械限位的从控制器自动编址方法，应用于通过总线通信连接的主控制器和多个从控制器，多个从控制器一一对应地分别与多个电机电连接，该从控制器自动编址方法包括以下步骤：各从控制器接收主控制器广播的自动编址指令；各从控制器控制对应的电机分别逆时针转动到第一机械限位位置和顺时针转动到第二机械限位位置，并获取第一机械限位位置与第二机械限位位置之间的夹角α；各从控制器根据预先存储的角度范围和节点地址对应表确定与夹角α相匹配的角度范围，并将与夹角α相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与夹角α相匹配的角度范围，则确认编址失败；其中，多个电机的第一机械限位位置与第二机械限位位置被设置成使多个从控制器所获取的第一机械限位位置与第二机械限位位置之间的夹角α分别处于不同的角度范围中，在角度范围和节点地址对应表中，不同的角度范围对应不同的节点地址。
14.本发明至少具有以下优点：1、本发明实施例用机械限位来设置从控制器的电机转角范围，通过特定的电机转角范围向从控制器传递编址信息，实现了从控制器的自动编址，这种方式不用改变总线的接线方式（对lin总线而言无需将多个从控制器串联连接），也不需要增加专用的编址连线以及其它硬件成本，具有成本低、可靠性高、易于实现、编址效率高的优点；2、本发明实施例利用总线的广播功能，并用不同的机械限位角度范围代表不同的
从控制器节点地址，实现了多个从控制器的同时自动编址，提高了自动编址的效率。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1示出了现有的lin总线自动编址系统的示意图。
17.图2示出了图1中所示的从控制器的输入接口lin in的内部电路结构示意图。
18.图3示出了根据本发明实施例的一种基于机械限位的从控制器自动编址方法的流程示意图。
19.图4示出了采用本发明实施例的从控制器自动编址方法的lin总线自动编址系统的示意图。
20.图5示出了根据本发明从控制器自动编址方法的一个具体实施方式的工作过程示意图。
21.图6示出了根据本发明一个具体实施方式的三个机械限位工装的摆臂转动到预定的第一限位位置时状态示意图。
22.图7示出了根据本发明一个具体实施方式的三个机械限位工装的摆臂转动到预定的第二限位位置时状态示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明做出进一步说明。
24.请参阅图3。根据本发明实施例的一种基于机械限位的从控制器自动编址方法，其中，从控制器通过总线与主控制器通信连接，并与电机电连接，此处所说的电连接包括直接的电流驱动连接以及通信连接，该基于机械限位的从控制器自动编址方法包括以下步骤：接收主控制器发送的编址指令；控制电机分别逆时针转动到第一机械限位位置和顺时针转动到第二机械限位位置，获取第一机械限位位置与第二机械限位位置之间的夹角α；转动顺序没有限制，可以先顺时针转动再逆时针转动，也可以先逆时针转动再顺时针转动；根据预先存储的角度范围和节点地址对应表确定与夹角α相匹配的角度范围，并将与夹角α相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与夹角α相匹配的角度范围，则确认编址失败。
25.在本实施例中，上述的电机与一执行工件直接或间接相连，该执行工件具有运动部件，该运动部件在执行工件中具有预定的第一限位位置和预定的第二限位位置；当电机逆时针转动驱动运动部件运动至第一限位位置时，电机处于第一机械限位位置，当电机顺时针转动驱动运动部件运动至第二限位位置时，电机处于第二机械限位位置。
26.在本实施例中，所述的控制电机分别逆时针转动到第一机械限位位置和顺时针转动到第二机械限位位置、获取第一机械限位位置与第二机械限位位置之间的夹角α具体包括：
控制电机逆时针转动到第一机械限位位置，记录当前的电机转子角度a；控制电机顺时针转动到第二机械限位位置，记录当前的电机转子角度b；通过计算获得第一机械限位位置与所述第二机械限位位置之间的夹角α，α=｜a-b｜。
27.检测电机转子角度的方式包括通过转子位置传感器检测、基于电机线圈的反电动势检测等，本技术对此不做限制，上述的转子位置传感器例如为编码器、霍尔传感器等。
28.前述的总线可以是lin总线、can总线或rs485总线等。
29.图4示出了采用本发明实施例的从控制器自动编址方法的lin总线自动编址系统的示意图。从图中可以看出，所有的总线节点均挂接在lin总线上，这也是常规的lin总线连接方式，这种连接方式可以保证任意一个从控制器的连接不良不会影响主控制器与其它从控制器的通信。
30.图4所示出的lin总线自动编址系统的自动编址的工作过程如图5所示，具体如下：用机械限位来设置每个从控制器电机的运动范围，用不同的机械限位角度范围代表不同的从控制器节点地址；对于n个从控制器而言，n个电机的第一机械限位位置与第二机械限位位置应被设置成使多个从控制器所获取的第一机械限位位置与第二机械限位位置之间的夹角α分别处于不同的角度范围中，在预先存储的角度范围和节点地址对应表中，不同的角度范围对应不同的节点地址；各从控制器接收主控制器广播的自动编址指令；各从控制器控制对应的电机逆时针转动，直到遇到机械限位无法继续转动（即到达第一机械限位位置），记录当前的电机转子角度a；各从控制器控制对应的电机顺时针转动，直到遇到机械限位无法继续转动（即到达第二机械限位位置），记录当前的电机转子角度b；各从控制器计算上述两个机械限位之间的角度α：α=｜a-b｜；各从控制器根据预先存储的角度范围和节点地址对应表确定与夹角α相匹配的角度范围(图5中示出了角度范围a、b、c、x)，并将与夹角α相匹配的角度范围所对应的节点地址作为自身的地址；如找不到与夹角α相匹配的角度范围，则确认编址失败。
31.在一种具体的实施方式中，通过lin总线通信连接的从控制器的数量为三个，每个从控制器均为带有电机的执行器的控制器，每个从控制器的电机分别与一机械限位工装连接。图6示出了该实施方式中分别与三个从控制器的电机相连的三个机械限位工装11、12和13的示意图。其中，每个机械限位工装均包括工装壳体1a和摆臂1b，摆臂1b的一端可转动地设置于工装壳体1a，并与对应电机的输出轴相连。每个工装壳体1a设有第一限位部101和第二限位部102，第一限位部101和第二限位部102例如可以是销柱等。当电机驱动摆臂逆时针转动至与第一限位部101相抵时（相当于摆臂1b到达第一个机械止点），如图6所示，对应电机处于第一机械限位位置，当电机驱动摆臂顺时针转动至与第二限位部102相抵时（相当于摆臂1b到达第二个机械止点），如图7所示，电机处于所述第二机械限位位置。上述三个机械限位工装11、12和13的第一限位部与第二限位部之间的夹角互不相同，机械限位工装11的第一限位部与第二限位部之间的夹角为340
°
，机械限位工装12的第一限位部与第二限位部之间的夹角为310
°
，机械限位工装13的第一限位部与第二限位部之间的夹角为280
°
。
32.三个从控制器接收到主控制器广播的自动编址指令时，分别控制对应电机逆时针
运行到图5中所示的第一机械限位位置，此时摆臂1b被第一限位部101挡住，各从控制器记录当前的电机转子角度a；然后，三个从控制器控制对应电机顺时针运行到图6中所示的第二机械限位位置，此时摆臂1b被第二限位部102挡住，各从控制器记录当前的电机转子角度b。
33.各从控制器计算上述两个机械限位位置之间的角度α：α=｜a-b｜，然后根据预先存储的角度范围和节点地址对应表确定与夹角α相匹配的角度范围：控制工装11的从控制器计算出角度α等于340
°
（α角是指电机转动的角度范围），处于预定的角度范围335
°
～345
°
内，则将自己的节点地址设置为与335
°
～345
°
相对应的001；控制工装12的从控制器计算出角度α等于310
°
，处于预定的角度范围305
°
～315
°
内，则将自己的节点地址设置为与305
°
～315
°
相对应的 002；控制工装13的从控制器计算出角度α等于280
°
，处于预定的角度范围275
°
～285
°
内，则将自己的节点地址设置为与275
°
～285
°
相对应的 003。
34.设置完地址后，自动编址结束。
35.在前述实施例中，电机集成在执行器中。在编址时，电机通过执行器与工装间接相连。在某些实施例中，也可以将电机与工装直接相连。
36.在前述实施例中，机械限位为外部工装形式，通过电机自动旋转、工装限制电机的转动自动编址，相比手动编址，单个电机从控制器的编址速度得到提高、所需生产时间降低，此外通过多个工装可以实现多个电机从控制器的同时编址，进一步降低编址工序的工人作业时间、加快了生产节奏、降低了生产成本，并可以预防人工操作电机旋转角度导致的错误（即精确编址）。
37.在另一实施例中，多个电机分别与多个不同的车载部件集成在一起，车载部件具有机械限位从而限制其行程，多个不同的车载部件的行程不同。所述车载部件可以是阀、泵、进气格栅、自动加油盖/充电盖等含有电机的车载部件中的一种或多种。所述多个不同的车载部件由其自身结构或其应用环境形成相应的机械限位（即预定的第一限位位置和预定的第二限位位置由车载部件本身或车载部件的安装环境形成），例如，三个电机分别与三个不同的阀集成在一起，由于不同的阀的结构、安装环境不同，由三个不同阀本身的结构或安装环境形成了三种不同的机械限位，即电机安装到该三个不同的阀上后所能旋转的角度（行程）是不同的，从而，通过车载部件提供具有特定角度的机械限位，通过上述方法步骤可以对需要编址的电机的从控制器实现自动编址。由于减少了使用工装的步骤，直接由车载部件提供机械限位，可以进一步降低编址工序的作业时间、加快了生产节奏、降低了生产成本，并可以进一步避免人工操作失误导致的错误。
38.本发明实施例定义了机械限位角度范围和不同从控制器节点地址之间的关系，从控制器可以在自动编址过程中自动检测限位角度范围，并查表确定自己的地址。由于每个从控制器都有自己特定的限位角度范围，因此本实施例的自动编址方法可以一次性对多个从控制器编址，运动和编址过程互不干扰。
39.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。