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基于CAN總線的對等式火災報警系統(tǒng)
摘要：介紹了基于can總線的對等式火災報警系統(tǒng)的設(shè)計和實 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：火災報警 can總線 對等式 隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，對火災報警控制器聯(lián)網(wǎng)的要求也越來越高�；馂膱缶刂破鞑坏� 完成本機的報警、聯(lián)動等功能，還要把報警信息傳送到其它報警控制器或系統(tǒng)。本文介紹了 基于can總線的對等式火災報警系統(tǒng)，系統(tǒng)中任意報警控制器都可以平等地從總線上接收其 它報警控制器的報警信息，也可以對其它報警控制器發(fā)出指令，從而克服了"主從式"通訊 中所有信息必須通過主機進行交換的缺點。
1、can總線簡介
控制器局域網(wǎng)can(controller area net)是一種現(xiàn)場總線，主要用于各種過程檢測及控制。 can最初是由德國bosch公司為汽車監(jiān)測和控制而設(shè)計的，目前can已逐步應用到其它工業(yè)控 制中，現(xiàn)已成為iso-11898國際標準。
can總線有以下特點：
1)can可以是對等結(jié)構(gòu)，即多主機工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點可以在任意時刻主動地向 網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息，不分主從，通訊方式靈活。
2)can網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點可以分為不同的優(yōu)先級，滿足不同的實時需要。
3)can采用非破壞性仲裁技術(shù)，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點自動 停止發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò)負載很重的情況下不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
4)can可以點對點、點對多點、點對網(wǎng)絡(luò)的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通訊距離最遠10 km(5 kb/ s)，節(jié)點數(shù)目可達110個。
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，具有crc校驗和其它檢測措施，數(shù)據(jù)出錯幾率小。can節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉功能，不會影響總線上其它節(jié)點操作。
6)通訊介質(zhì)采用廉價的雙絞線，無特殊要求，用戶接口簡單，容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。
2、系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)中每個節(jié)點由火災報警控制器、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，火災報警控制器接收火災報警信息并完成火災判斷、聯(lián)動等功能；can控制器用于各控 制器 之間的數(shù)據(jù)傳遞；can收發(fā)器增強了控制器的驅(qū)動能力，保證了火災報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，火災報警器把需要傳送的數(shù)據(jù)寫入can控制器的發(fā)送緩沖區(qū)，啟動發(fā)送， 數(shù)據(jù)即通過can收發(fā)器發(fā)送到總線上；接收數(shù)據(jù)時，can控制器通過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，這時，火災報警器可以從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
圖2是can總線節(jié)點(即火災報警器節(jié)點)的電原理圖，圖中cpu以mcs-51系列單片機為例進行 說明。82c200是can通訊控制器，主要完成can的通訊協(xié)議。82c200需外接復位(rst)信號； 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(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，用于提供對總線差動發(fā)送和接收的驅(qū)動能力；txd和rxd用于發(fā)送和接收信號。
4、系統(tǒng)軟件設(shè)計
在軟件設(shè)計時，由于can通訊協(xié)議是由集成在can控制器82c200中的硬件電路實現(xiàn)的，因此， 通訊軟件的開發(fā)主要體現(xiàn)在應用軟件上，主要包括兩部分：初始化程序和通訊程序。
4?1初始化
在開機和復位后，需要對can控制器進行初始化，通過對82c200控制段的寄存器寫入控制字 從而確定82c200的工作方式。初始化時，首先給can控制器發(fā)出復位指令，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、驗收寄存器acr、驗收屏蔽寄存器am r、總線定時寄存器btr0、btr1、輸出控制寄存器ocr寫入相應的控制字。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，cpu把需要發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)寫入can控制器82c200，然后啟動發(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，can控制器把從總線上接收的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)，cpu再從緩沖區(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的中斷服務程序。軟件 流程如圖4所示。
圖4 中斷服務程序流程圖 5、結(jié)論傳統(tǒng)的"主從式"通訊方式中，如果主機因為某種原因出現(xiàn)通訊故障，將導致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓 。在基于can總線的對等式火災報警控制系統(tǒng)中，各火災報警控制器節(jié)點的關(guān)系是平等的， 都可以主動地從總線接收和發(fā)送信息，真正地實現(xiàn)了系統(tǒng)信息的共享，從而較好地解決了這 個問題，網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點都可以平等地發(fā)送和獲取需要的信息。同時，can總線具有抗干擾 能力強、傳輸距離遠、價格低廉、易于維護等優(yōu)點，可廣泛應用于火災報警系統(tǒng)中。
參考文獻：
［1］鄔明寬?《can總線原理和應用系統(tǒng)設(shè)計》，北京：北京航空航天大學出版社，1996?
［2］陽憲惠?《現(xiàn)場總線技術(shù)及應用》，北京：清華大學出版社，1999?
［3］application notes and development tools for 80c51 microcontrollers philip s 1995. 論文出處(作者):
對電子設(shè)備防雷擊有關(guān)問題的看法
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