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基于CAN總線(xiàn)的對等式火災報警系統
摘要：介紹了基于can總線(xiàn)的對等式火災報警系統的設計和實(shí) 現方法，給出了can總線(xiàn)的硬件接口電路和軟件流程。關(guān)鍵詞：火災報警 can總線(xiàn) 對等式 隨著(zhù)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(lái)越高�；馂膱缶刂破鞑坏� 完成本機的報警、聯(lián)動(dòng)等功能，還要把報警信息傳送到其它報警控制器或系統。本文介紹了 基于can總線(xiàn)的對等式火災報警系統，系統中任意報警控制器都可以平等地從總線(xiàn)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(guò)主機進(jìn)行交換的缺點(diǎn)。
1、can總線(xiàn)簡(jiǎn)介
控制器局域網(wǎng)can(controller area net)是一種現場(chǎng)總線(xiàn)，主要用于各種過(guò)程檢測及控制。 can最初是由德國bosch公司為汽車(chē)監測和控制而設計的，目前can已逐步應用到其它工業(yè)控 制中，現已成為iso-11898國際標準。
can總線(xiàn)有以下特點(diǎn)：
1)can可以是對等結構，即多主機工作方式，網(wǎng)絡(luò )上任意一個(gè)節點(diǎn)可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向 網(wǎng)絡(luò )上其它節點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，通訊方式靈活。
2)can網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)可以分為不同的優(yōu)先級，滿(mǎn)足不同的實(shí)時(shí)需要。
3)can采用非破壞性仲裁技術(shù)，當兩個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò )上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級低的節點(diǎn)自動(dòng) 停止發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò )負載很重的情況下不會(huì )出現網(wǎng)絡(luò )癱瘓。
4)can可以點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò )的方式發(fā)送和接收數據，通訊距離最遠10 km(5 kb/ s)，節點(diǎn)數目可達110個(gè)。
5)can采用的是短幀結構，每一幀的有效字節數為8個(gè)，具有crc校驗和其它檢測措施，數據出錯幾率小。can節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，不會(huì )影響總線(xiàn)上其它節點(diǎn)操作。
6)通訊介質(zhì)采用廉價(jià)的雙絞線(xiàn)，無(wú)特殊要求，用戶(hù)接口簡(jiǎn)單，容易構成用戶(hù)系統。
2、系統構成
系統中每個(gè)節點(diǎn)由火災報警控制器、can總線(xiàn)控制器、can收發(fā)器構成，系統結構圖如圖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(dòng)等功能；can控制器用于各控 制器 之間的數據傳遞；can收發(fā)器增強了控制器的驅動(dòng)能力，保證了火災報警控制器之間的通訊 距離。
圖1系統結構圖 發(fā)送數據時(shí)，火災報警器把需要傳送的數據寫(xiě)入can控制器的發(fā)送緩沖區，啟動(dòng)發(fā)送， 數據即通過(guò)can收發(fā)器發(fā)送到總線(xiàn)上；接收數據時(shí)，can控制器通過(guò)can收發(fā)器從總線(xiàn)上接收 數據，處理后存入接收緩沖區，并給出接收中斷信號，這時(shí)，火災報警器可以從can控制器 的接收緩沖區取走數據。
3、系統硬件設計
圖2是can總線(xiàn)節點(diǎn)(即火災報警器節點(diǎn))的電原理圖，圖中cpu以mcs-51系列單片機為例進(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(xiàn)的接口；rx1需接地。82c 250是can收發(fā)器，用于提供對總線(xiàn)差動(dòng)發(fā)送和接收的驅動(dòng)能力；txd和rxd用于發(fā)送和接收信號。
4、系統軟件設計
在軟件設計時(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)現的，因此， 通訊軟件的開(kāi)發(fā)主要體現在應用軟件上，主要包括兩部分：初始化程序和通訊程序。
4?1初始化
在開(kāi)機和復位后，需要對can控制器進(jìn)行初始化，通過(guò)對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(xiàn)定時(shí)寄存器btr0、btr1、輸出控制寄存器ocr寫(xiě)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)送數據時(shí)，cpu把需要發(fā)送的一幀數據寫(xiě)入can控制器82c200，然后啟動(dòng)發(fā)送，can控制 器即把數據發(fā)送到總線(xiàn)上。在接收數據時(shí)，can控制器把從總線(xiàn)上接收的數據存入緩沖區，cpu再從緩沖區讀取數據。 數據的發(fā)送和接收可以采用查詢(xún)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、結論傳統的"主從式"通訊方式中，如果主機因為某種原因出現通訊故障，將導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )癱瘓 。在基于can總線(xiàn)的對等式火災報警控制系統中，各火災報警控制器節點(diǎn)的關(guān)系是平等的， 都可以主動(dòng)地從總線(xiàn)接收和發(fā)送信息，真正地實(shí)現了系統信息的共享，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(xiàn)具有抗干擾 能力強、傳輸距離遠、價(jià)格低廉、易于維護等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應用于火災報警系統中。
參考文獻：
［1］鄔明寬?《can總線(xiàn)原理和應用系統設計》，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996?
［2］陽(yáng)憲惠?《現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)及應用》，北京：清華大學(xué)出版社，1999?
［3］application notes and development tools for 80c51 microcontrollers philip s 1995. 論文出處(作者):
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