[发明专利]用于总线网络中的设备的扩展元件

说明书

一种用于设备(604)的扩展元件(600)，适合于连接在具有总线拓扑的线性网络中，包括：‑第一连接点(401)和第二连接点(402)；‑开关(405)，连接到第一连接点(401)和第二连接点(402)，使得在开关(405)的闭合状态下，第一连接点(401)和第二连接点(402)之间存在直接连接；在开关(405)的打开状态下，直接连接中断；‑第一接口(407)的读端口与第二接口(502)的写端口之间的读‑写连接(605)，‑处理单元(406)，被配置为修改开关(405)的状态，并经由处理单元(406)改变所述读‑写连接中或第一接口(407)与第二接口(502)之间的连接中的阻抗，以便将扩展元件(600)的状态从空闲状态改变为转发状态。

技术领域

本发明一般而言涉及娱乐或其它设施中的设备的控制。特别地，本发明为使用常规RS-485/DMX512技术的系统提供了改造解决方案，从而允许更高效的配置和增加的可靠性。

背景技术

在诸如节日、音乐会和文艺演出之类的娱乐应用中，采用专业设施来控制设备。这些设备是例如聚光灯、扬声器、烟雾机或用于驱动装饰元件的移动的马达。在此，设备的行为方式经由中央控制元件(例如，灯或声音控制台)进行设置，并且这些控制数据经由通信电缆的网络发送到各种设备。这些设施常常相当广泛，有数百个连接的设备。

通常，设备在网络中彼此连接，其中一个设备的输出端口经由通信电缆连接到后续设备的输入端口以形成链。然后，这个链的一端连接到进行控制的灯或声音控制台。每个设备都有其自己的控制器，该控制器基于接收到的控制数据驱动设备，即它提供例如给定颜色的光、给定音量的声音、给定的机械移动等。

在此类设施的常规布置中，RS-485标准和DMX512协议被用于网络通信。RS-485是定义与网络物理层相关的特性的标准。RS-485使用差分信令，其中信息作为第一电压信号通过第一导体被发送，并且作为第二反相电压信号通过第二导体被发送。由于接收器仅检测两个导体之间的电压差，因此该技术对电磁噪声不太敏感。RS-485标准进一步使得实现具有线性总线拓扑的网络成为可能。有了这样的总线拓扑，网络就有了公用线路或“总线”，数据沿着该线路进行通信，并且每个设备都经由接口连接到这条公用线路。因此，所有数据都经由公用总线进行通信，并由网络中的每个设备接收。最后，RS-485标准只允许半双工通信，这意味着发送和接收在相同的信号线路上进行，但绝不会同时进行。

在利用RS-485标准的专业娱乐设施中，使用具有3引脚或5引脚XLR连接器的通信电缆将一个设备的输出连接到另一个设备的输入，这被称为“菊花链”。鉴于输入和输出在每个设备内直接连接，因此创建了上面提到的总线拓扑：公用“总线”一方面由设备之间的通信电缆形成，另一方面由设备内的输入输出连接形成。这种总线拓扑的优点是，当其中一个设备发生电源故障时，链中连接更远的设备继续正确接收它们的信号。

在专业娱乐设施的常规布置中，RS-485标准与DMX512(数字多路复用)协议结合使用。在这个协议中考虑了512个通道，它们在网络中的设备上被共享。因此，每个设备都被指派了多个通道，并且每个通道用于控制设备上的给定功能。每个设备使用的通道数可以因设备而异。在配置时，每个设备都指派了起始地址；所有设备都经由公用总线接收相同的数据，但每个设备的控制器只监听来自设定的起始地址的通道。由于公用总线，链中的每个设备同时接收其控制数据，从而允许对所有设备进行同步控制。

上述利用RS-485标准和DMX512协议的常规解决方案已经为人所知30多年，但在专业AV市场中仍然被非常频繁地使用。这种常规解决方案也常用于娱乐领域以外的其它应用，例如用于控制指示停车场中停车位是否已被占用的灯。

然而，这种常规解决方案的使用伴随着多个缺陷。第一个缺陷涉及通信网络的配置。配置意味着确立哪个设备的哪个功能将由哪些通道控制。为此，必须映射设备的相应位置，并且必须为网络中的每个设备分配起始地址，以便它知道应当监听哪些通道。对于使用另一种布置的每个新事件或演出，必须再次进行配置。