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基于CAN總線的對(duì)等式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)
摘要：介紹了基于can總線的對(duì)等式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí) 現(xiàn)方法，給出了can總線的硬件接口電路和軟件流程。關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)警 can總線 對(duì)等式 隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)火災(zāi)報(bào)警控制器聯(lián)網(wǎng)的要求也越來(lái)越高。火災(zāi)報(bào)警控制器不但要 完成本機(jī)的報(bào)警、聯(lián)動(dòng)等功能，還要把報(bào)警信息傳送到其它報(bào)警控制器或系統(tǒng)。本文介紹了 基于can總線的對(duì)等式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)中任意報(bào)警控制器都可以平等地從總線上接收其 它報(bào)警控制器的報(bào)警信息，也可以對(duì)其它報(bào)警控制器發(fā)出指令，從而克服了"主從式"通訊 中所有信息必須通過(guò)主機(jī)進(jìn)行交換的缺點(diǎn)。
1、can總線簡(jiǎn)介
控制器局域網(wǎng)can(controller area net)是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，主要用于各種過(guò)程檢測(cè)及控制。 can最初是由德國(guó)bosch公司為汽車監(jiān)測(cè)和控制而設(shè)計(jì)的，目前can已逐步應(yīng)用到其它工業(yè)控 制中，現(xiàn)已成為iso-11898國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
can總線有以下特點(diǎn)：
1)can可以是對(duì)等結(jié)構(gòu)，即多主機(jī)工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向 網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，通訊方式靈活。
2)can網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以分為不同的優(yōu)先級(jí)，滿足不同的實(shí)時(shí)需要。
3)can采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)自動(dòng) 停止發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
4)can可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通訊距離最遠(yuǎn)10 km(5 kb/ s)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目可達(dá)110個(gè)。
5)can采用的是短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，具有crc校驗(yàn)和其它檢測(cè)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)幾率小。can節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，不會(huì)影響總線上其它節(jié)點(diǎn)操作。
6)通訊介質(zhì)采用廉價(jià)的雙絞線，無(wú)特殊要求，用戶接口簡(jiǎn)單，容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)由火災(zāi)報(bào)警控制器、can總線控制器、can收發(fā)器構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所 示，火災(zāi)報(bào)警控制器接收火災(zāi)報(bào)警信息并完成火災(zāi)判斷、聯(lián)動(dòng)等功能；can控制器用于各控 制器 之間的數(shù)據(jù)傳遞；can收發(fā)器增強(qiáng)了控制器的驅(qū)動(dòng)能力，保證了火災(zāi)報(bào)警控制器之間的通訊 距離。
圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，火災(zāi)報(bào)警器把需要傳送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入can控制器的發(fā)送緩沖區(qū)，啟動(dòng)發(fā)送， 數(shù)據(jù)即通過(guò)can收發(fā)器發(fā)送到總線上；接收數(shù)據(jù)時(shí)，can控制器通過(guò)can收發(fā)器從總線上接收 數(shù)據(jù)，處理后存入接收緩沖區(qū)，并給出接收中斷信號(hào)，這時(shí)，火災(zāi)報(bào)警器可以從can控制器 的接收緩沖區(qū)取走數(shù)據(jù)。
3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
圖2是can總線節(jié)點(diǎn)(即火災(zāi)報(bào)警器節(jié)點(diǎn))的電原理圖，圖中cpu以mcs-51系列單片機(jī)為例進(jìn)行 說(shuō)明。82c200是can通訊控制器，主要完成can的通訊協(xié)議。82c200需外接復(fù)位(rst)信號(hào)； 可選用6～24 mhz晶振；mode接vdd為intel方式，接vss為motorola方式；中斷(int)連接到 cpu的int0；片選信號(hào)(cs)由cpu的a15控制；tx0和rx0是與can總線的接口；rx1需接地。82c 250是can收發(fā)器，用于提供對(duì)總線差動(dòng)發(fā)送和接收的驅(qū)動(dòng)能力；txd和rxd用于發(fā)送和接收信號(hào)。
4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，由于can通訊協(xié)議是由集成在can控制器82c200中的硬件電路實(shí)現(xiàn)的，因此， 通訊軟件的開(kāi)發(fā)主要體現(xiàn)在應(yīng)用軟件上，主要包括兩部分：初始化程序和通訊程序。
4?1初始化
在開(kāi)機(jī)和復(fù)位后，需要對(duì)can控制器進(jìn)行初始化，通過(guò)對(duì)82c200控制段的寄存器寫(xiě)入控制字 從而確定82c200的工作方式。初始化時(shí)，首先給can控制器發(fā)出復(fù)位指令，然后給控制寄存 器cr、命令寄存器cmr、狀態(tài)寄存器sr、中斷寄存器ir、驗(yàn)收寄存器acr、驗(yàn)收屏蔽寄存器am r、總線定時(shí)寄存器btr0、btr1、輸出控制寄存器ocr寫(xiě)入相應(yīng)的控制字。軟件流程如圖3所 示。
圖3 初始化程序流程圖 4?2通訊程序 在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，cpu把需要發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)寫(xiě)入can控制器82c200，然后啟動(dòng)發(fā)送，can控制 器即把數(shù)據(jù)發(fā)送到總線上。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，can控制器把從總線上接收的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)，cpu再?gòu)木彌_區(qū)讀取數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收可以采用查詢方式和中斷方式，下面給出采用中斷方式時(shí)的中斷服務(wù)程序。軟件 流程如圖4所示。
圖4 中斷服務(wù)程序流程圖 5、結(jié)論傳統(tǒng)的"主從式"通訊方式中，如果主機(jī)因?yàn)槟撤N原因出現(xiàn)通訊故障，將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓 。在基于can總線的對(duì)等式火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)中，各火災(zāi)報(bào)警控制器節(jié)點(diǎn)的關(guān)系是平等的， 都可以主動(dòng)地從總線接收和發(fā)送信息，真正地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)信息的共享，從而較好地解決了這 個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)都可以平等地發(fā)送和獲取需要的信息。同時(shí)，can總線具有抗干擾 能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、價(jià)格低廉、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中。
參考文獻(xiàn)：
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［3］application notes and development tools for 80c51 microcontrollers philip s 1995. 論文出處(作者):
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