基于CAN總線的對等式火災報警系統
發布時間：2014-02-25 共1頁
摘要： 介紹了基于CAN總線的對等式火災報警系統的設計和實 現方法，給出了CAN總線的硬件接口電路和軟件流程。
關鍵字：火災報警 CAN總線 對等式
隨著新技術的不斷發展，對火災報警控制器聯網的要求也越來越高。火災報警控制器不但要 完成本機的報警、聯動等功能，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CAN(Controller Area Net)是一種現場總線，主要用于各種過程檢測及控制。 CAN最初是由德國BOSCH公司為汽車監測和控制而設計的，目前CAN已逐步應用到其它工業控 制中，現已成為ISO-11898國際標準。
CAN總線有以下特點：
1)CAN可以是對等結構，即多主機工作方式，網絡上任意一個節點可以在任意時刻主動地向 網絡上其它節點發送信息，不分主從，通訊方式靈活。
2)CAN網絡上的節點可以分為不同的優先級，滿足不同的實時需要。
3)CAN采用非破壞性仲裁技術，當兩個節點同時向網絡上傳送信息時，優先級低的節點自動 停止發送，在網絡負載很重的情況下不會出現網絡癱瘓。
4)CAN可以點對點、點對多點、點對網絡的方式發送和接收數據，通訊距離最遠10 km(5 kb/ s)，節點數目可達110個。
5)CAN采用的是短幀結構，每一幀的有效字節數為8個，具有CRC校驗和其它檢測措施，數據出錯幾率小。CAN節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉功能，不會影響總線上其它節點操作。
6)通訊介質采用廉價的雙絞線，無特殊要求，用戶接口簡單，容易構成用戶系統。
2、系統構成
系統中每個節點由火災報警控制器、CAN總線控制器、CAN收發器構成，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、聯動等功能；CAN控制器用于各控 制器 之間的數據傳遞；CAN收發器增強了控制器的驅動能力，保證了火災報警控制器之間的通訊距離。
發送數據時，火災報警器把需要傳送的數據寫入CAN控制器的發送緩沖區，啟動發送， 數據即通過CAN收發器發送到總線上；接收數據時，CAN控制器通過CAN收發器從總線上接收 數據，處理后存入接收緩沖區，并給出接收中斷信號，這時，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總線節點(即火災報警器節點)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收發器，用于提供對總線差動發送和接收的驅動能力；TXD和RXD用于發送和接收信號。
4、系統軟件設計
在軟件設計時，由于CAN通訊協議是由集成在CAN控制器82C200中的硬件電路實現的，因此， 通訊軟件的開發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控制器發出復位指令，然后給控制寄存 器CR、命令寄存器CMR、狀態寄存器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。
4.2通訊程序
在發送數據時，CPU把需要發送的一幀數據寫入CAN控制器82C200，然后啟動發送，CAN控制 器即把數據發送到總線上。在接收數據時，CAN控制器把從總線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。
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，將導致整個網絡癱瘓 。在基于CAN總線的對等式火災報警控制系統中，各火災報警控制器節點的關系是平等的， 都可以主動地從總線接收和發送信息，真正地實現了系統信息的共享，從而較好地解決了這 個問題，網絡中任意節點都可以平等地發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、易于維護等優點，可廣泛應用于火災報警系統中。
關鍵字：火災報警 CAN總線 對等式
隨著新技術的不斷發展，對火災報警控制器聯網的要求也越來越高。火災報警控制器不但要 完成本機的報警、聯動等功能，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CAN(Controller Area Net)是一種現場總線，主要用于各種過程檢測及控制。 CAN最初是由德國BOSCH公司為汽車監測和控制而設計的，目前CAN已逐步應用到其它工業控 制中，現已成為ISO-11898國際標準。
CAN總線有以下特點：
1)CAN可以是對等結構，即多主機工作方式，網絡上任意一個節點可以在任意時刻主動地向 網絡上其它節點發送信息，不分主從，通訊方式靈活。
2)CAN網絡上的節點可以分為不同的優先級，滿足不同的實時需要。
3)CAN采用非破壞性仲裁技術，當兩個節點同時向網絡上傳送信息時，優先級低的節點自動 停止發送，在網絡負載很重的情況下不會出現網絡癱瘓。
4)CAN可以點對點、點對多點、點對網絡的方式發送和接收數據，通訊距離最遠10 km(5 kb/ s)，節點數目可達110個。
5)CAN采用的是短幀結構，每一幀的有效字節數為8個，具有CRC校驗和其它檢測措施，數據出錯幾率小。CAN節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉功能，不會影響總線上其它節點操作。
6)通訊介質采用廉價的雙絞線，無特殊要求，用戶接口簡單，容易構成用戶系統。
2、系統構成
系統中每個節點由火災報警控制器、CAN總線控制器、CAN收發器構成，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、聯動等功能；CAN控制器用于各控 制器 之間的數據傳遞；CAN收發器增強了控制器的驅動能力，保證了火災報警控制器之間的通訊距離。
發送數據時，火災報警器把需要傳送的數據寫入CAN控制器的發送緩沖區，啟動發送， 數據即通過CAN收發器發送到總線上；接收數據時，CAN控制器通過CAN收發器從總線上接收 數據，處理后存入接收緩沖區，并給出接收中斷信號，這時，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總線節點(即火災報警器節點)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收發器，用于提供對總線差動發送和接收的驅動能力；TXD和RXD用于發送和接收信號。
4、系統軟件設計
在軟件設計時，由于CAN通訊協議是由集成在CAN控制器82C200中的硬件電路實現的，因此， 通訊軟件的開發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控制器發出復位指令，然后給控制寄存 器CR、命令寄存器CMR、狀態寄存器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。
4.2通訊程序
在發送數據時，CPU把需要發送的一幀數據寫入CAN控制器82C200，然后啟動發送，CAN控制 器即把數據發送到總線上。在接收數據時，CAN控制器把從總線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。
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，將導致整個網絡癱瘓 。在基于CAN總線的對等式火災報警控制系統中，各火災報警控制器節點的關系是平等的， 都可以主動地從總線接收和發送信息，真正地實現了系統信息的共享，從而較好地解決了這 個問題，網絡中任意節點都可以平等地發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、易于維護等優點，可廣泛應用于火災報警系統中。
