一种脉冲计数协议的集线器装置
阅读说明：本技术 一种脉冲计数协议的集线器装置 (Concentrator device of pulse counting agreement ) 是由 张伟 于 2021-03-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种脉冲计数协议的集线器装置,包括多组定时器电路,脉冲计数器、温度寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器、温度热限寄存器,还包括温度比较电路,接口电路,和8位OTP单元。本发明可以16个通道独立地获取多监控点的温度,一旦温度超过预先设置的温度值,就会发生ALT或THM报警信号,供上位机MCU通过SMBus总线读取温度值和温度状态值。本发明可以解决MCU连接多颗脉冲计数温度芯片时,MCU的定时器资源和中断资源短缺,造成无法读取温度的值的问题。本发明中最多可以级联4080颗脉冲温度传感器,同时转换温度具有响应优点且同步,减少MCU使用数目而具有显著的经济效益。(The invention provides a hub device of a pulse counting protocol, which comprises a plurality of groups of timer circuits, a pulse counter, a temperature register, a temperature high threshold register, a temperature low threshold register and a temperature thermal limit register, and also comprises a temperature comparison circuit, an interface circuit and an 8-bit OTP unit. The invention can independently obtain the temperature of multiple monitoring points through 16 channels, and once the temperature exceeds the preset temperature value, an ALT or THM alarm signal can be generated for an upper computer MCU to read the temperature value and the temperature state value through an SMBus bus. The invention can solve the problem that the temperature value cannot be read due to the shortage of timer resources and interrupt resources of the MCU when the MCU is connected with a plurality of pulse counting temperature chips. At most 4080 pulse temperature sensors can be cascaded in the invention, and the temperature conversion has the advantages of response, synchronization and obvious economic benefit by reducing the use number of MCUs.)
技术领域
本发明涉及电子通讯技术领域，具体地，涉及一种脉冲计数协议的集线器装置。
背景技术
在多颗脉冲计数芯片和MCU连接的时候，由于中断资源(2～4)和定时器资源(3～8)的限制，其他部件也需要使用，所以留给温度监控的资源就不多，只能监控2个温度点。使得温度监控不全面，导致设备异常。往往花费大量的人力去检测和维护设备。
专利文献为CN103426271B的发明专利公开了一种带脉冲计量的电气火灾监控器及其实现方法，所述电气火灾监控器包括所述电气火灾监控器包括剩余电流采样单元、温度采样单元、三相电压采样单元、三相电流采样单元、4路采样信号滤波单元、3路脉冲输入单元、3路脉冲输出单元、处理器、显示器、存储器、指示灯、按键单元、RS485串行通信单元、外部时钟单元和电源单元。本发明的带脉冲计量的电气火灾监控器及其实现方法既能对电气火灾相关的参数进行数据采集，又能对脉冲计量形式的各种能源参量进行测量，丰富了电气火灾监控器的功能并对设备结构进行简化，从而满足了用户的多方面需求。但是上述方案无法实现多通道监控功能。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种脉冲计数协议的集线器装置。
根据本发明提供的一种脉冲计数协议的集线器装置，包括定时器电路、脉冲计数器、温度寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器、温度热限寄存器，温度比较电路、接口电路、OTP单元以及报警模块，其中：
定时器电路输出高电平和低电平；
脉冲计数器在高电平期间，计数器PAccReg电路进行累加计数；在低电平期间，输出PAccReg的值，并恢复初始值；
温度寄存器在低电平期间接收PAccReg的值并输出至接口电路；
温度比较电路比较温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器、温度热限寄存器与温度寄存器的值，并得出结果；
温度寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器、温度热限寄存器与接口电路、OTP单元通信连接。
优选地，还包括报警模块，所述报警模块根据温度比较电路的结果判定是否报警。
优选地，定时器电路、脉冲计数器、温度寄存器、温度高阈值寄存器、温度低阈值寄存器、温度热限寄存器设置有多组。
优选地，所述定时器电路上电之后每Tms通过开漏电路输出高电平，然后输出5ms的低电平。
优选地，如果温度寄存器的值高于高阈值寄存器预先设置的值，相对应的TempHighStatus的位为1，否则为0；
如果温度寄存器的值低于低阈值寄存器预先设置的值，相对应的TempLowStatus的位为1，否则为0。
优选地，当TempHighStatus和TempLowStatus有为1的时候，触发ALT报警信号；当TempHighStatus和TempLowStatus被自动清零时，结束ALT报警信号。
优选地，如果温度寄存器的值高于热限寄存器的值，相对应的TempTHMStatus的值会变成1，如果温度寄存器的值低于热限值-回滞寄存器的值，相对应的TempTHMStatus的值为变成0。
优选地，当TempTHMStatus为1的时候，触发THM报警信号；当TempTHMStatus为0的时候，解除THM报警信号。
优选地，所述集线器装置通过SMBus总线与上位机连接。
优选地，当集线器装置触发报警时，上位机通过SMBus总线读取集线器装置的温度值。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够实现多达16个通道独立获取多监控点的温度，应用广泛。
2、本发明设置报警信号，当检测点异常时，上位机能够读取温度值和温度状态值。
3、本发明可以解决MCU连接多颗脉冲计数温度芯片时，MCU的定时器资源和中断资源短缺，造成无法读取温度的值的问题。本发明中最多可以级联4080颗脉冲温度传感器，同时转换温度具有响应优点且同步，减少MCU使用数目而具有显著的经济效益。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1本发明SOP和QFN封装示意图。
图2本发明的应用示意图。
图3本发明的内部结构示意图。
图4本发明的Dn端口的波形示例图。
图5本发明超多集线器连接方案
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图5所示，根据本发明提供的一种脉冲计数协议的集线器装置，包括16组定时器电路，16组脉冲计数器，16组温度寄存器，16组温度高阈值寄存器，16组温度低阈值寄存器，16组温度热限寄存器，温度比较电路，接口电路和8位OTP单元用于记录HubDevice。本发明可以16个通道独立地获取多监控点的温度，一旦温度超过预先设置的温度值，就会发生ALT或THM报警信号，供上位机MCU通过SMBus总线读取温度值和温度状态值。
定时器电路在上电之后每Tms通过开漏电路输出高电平，然后输出5ms的低电平。外部的脉冲技术协议的温度芯片，接收到高电平之后，开始温度转换，输出代表温度值的系列脉冲。脉冲的低电压的时间为Tlowus，高电压的时间为Thighus。
脉冲计数器在开漏电路输出高电平期间，计数器PAccReg电路进行累加计数，其数据位宽为13，初始值为13’h1CE0。每个脉冲，PAccReg＝PAccReg+1’b1；在开漏电路输出低电平期间，输出PAccReg的值，然后将其恢复初始值。
温度寄存器每次开漏电路输出低电平期间，接收PAccReg的值，其他时间不接受。同时输出至接口电路。
高阈值寄存器、温度低阈值寄存器在每次温度寄存器更新的时候，比较温度寄存器的值和高阈值寄存器的值，比较温度寄存器的值和低阈值寄存器的值。如果温度高于高阈值寄存器预先设置的值，相对应的TempHighStatus的位为1，否则为0；如果温度低于低阈值寄存器预先设置的值，相对应的TempLowStatus的位为1，否则为0。
当TempHighStatus和TempLowStatus有为1的时候，ALT会下拉，发送ALT报警信号，MCU会接受此中断，从而触发SMBus的读取动作，读取TempHighStatus和TempLowStatus的值，查看温度状态。此时TempHighStatus和TempLowStatus会被自动清零。从而ALT结束下拉状态，ALT报警结束。
在每次温度寄存器更新的时候，比较温度寄存器的值和温度热限寄存器的值，如果温度高于热限寄存器的值，相对应的TempTHMStatus的值会变成1，如果温度低于热限值-回滞寄存器的值，相对应的TempTHMStatus的值为变成0。
当TempTHMStatus有1的时候，THM会下拉，开启THM报警信号，MCU接收此中断，从而触发系统报警信号和SMBus的读取动作。
SMBus总线读取包含有如下两种格式的SMBus写寄存器，SMBus读寄存器的格式。第2个字节的内容是HubDevice的扩展字节，用于寻址SMBus总线上的集线器(当有如图5的超多颗连接应用时)。当HubDevice等于8’h00时，表示SMBus总线上所有的脉冲集线器都会接受这个写寄存器的命令和读寄存器的命令。当HubDevice不等于8’h00时，表示访问SMBus总线上特定的脉冲集线器。
SMBus写寄存器格式
SMBus读寄存器格式
寄存器数据格式满足16位格式，其SMBus的访问地址如下表，读写性如下：
进一步的，本发明提供了一种脉冲计数协议的集线器装置，其包含有：16组定时器电路，16组脉冲计数器，16组温度寄存器，16组温度高阈值寄存器，16组温度低阈值寄存器，16组温度热限寄存器，温度比较电路，接口电路和8位OTP单元用于记录HubDevice。选择8个脉冲集线器，使用SMBus总线分别单个连接脉冲集线器，对寄存器8’h50地址进行写HubDevice的操作，然后对寄存器8’h51地址进行成WrHD的操作，将HubDevice写到OTP单元中。从而使得8个脉冲集线器拥有不同的HubDevice。将这个8个脉冲集线器如图5所示连接起来，将脉冲式温度传感器探头连接到集线器上，一共可以连接128个脉冲式温度传感器探头。SCL连接到MCU的GPIO1，SDA连接到MCU的GPIO2，将8个脉冲的集线器的ALT和THM接在一起，分别连接到MCU的GPIO3，和GPIO4上。
脉冲的低电压的时间为Tlow＝2us，高电压的时间为Thigh＝6us。集线器的工作周期为70ms。
在上电的时候，就可以每颗脉冲式温度传感器同时转换温度，同时和相对应的高阈值寄存器，温度低阈值寄存器，热限寄存器做对比，从而更新状态寄存器。使得MCU可以通过中断得知监控物的温度实时状态。
本发明可以16个通道独立地获取多监控点的温度，一旦温度超过预先设置的温度值，就会发生ALT或THM报警信号，供上位机MCU通过SMBus总线读取温度值和温度状态值。可以解决这种温度点监控不全的情况。高阈值寄存器和低阈值寄存器，热限寄存器可以及时判断温度状态，从而节约MCU上位机的程序开发，只需要检测中断ALT和THM。SMBus总线协议中HubDevice可以方便于使用双线可以连接多个集线器，从而可以跨接更多的脉冲计数温度传感器。最多可以连个255个集线器(如图5)，每个集线器可以连接16个脉冲技术传感器，从而使得监控的点达到4080个温度点。而且4080个温度点可以同一时刻同步响应温度变化。
本发明可以接收如图4的脉冲的波形，低电平的时间大于100ns，高电平的时间大于100ns，从而可以最短在640us的时间内得到温度范围为-50～150度的温度。如果16组的通道中，有的通道没有使用，可以通过DEN寄存器将所对应的位设置成0，从而使得电路中部分定时器电路处于空闲状态，节约功耗。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
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