基于CAN总线的可视对讲控制系统的实现.doc

基于can总线的可视对讲控制系统的实现摘 要 随着城市化进程的加快，城市人口越来越多，城市土地资源越来越紧缺，因此现代住宅小区楼房逐渐由多层建筑转变为高层建筑，二三十层的楼房越来越普遍，因此智能小区对讲系统单元内总线需要传输距离远、实时性好。can总线可靠性高、通信距离远、速度快、价格便宜，能满足现代自动化控制系统的需要，在自动化控制领域得到广泛应用。关键词 can； 协议； 可视对讲1 前 言（ ，控制器局域网）是目前国际上应用最广泛的一种开放式现场总线。总线可靠性高、通信距离远、速度快、价格便宜，能满足现代自动化控制系统的需要，在自动化控制领域得到广泛应用。其主要特点是：（1） 总线采用独特的非破坏性仲裁技术。网络上节点信息被分成不同的优先级，网络中不同节点同时进行通信时，这些节点都会通过总线发送信息。为避免通信冲突，保证数据传输的可靠性，总线总是选择优先级最高的节点先传送数据，而优先级低的节点则主动退出发送。可见，总线采用的这种独特仲裁技术能够满足系统实时性要求，不管网络负载多大，都不会出现网络瘫痪的情况。（2） 总线为多主总线，网络中各节点地位平等，网络中任意一个节点可随时随地向其他任意一个或多个节点发送信息，还能进行全局广播。总线这种灵活的数据收发方式使用户在设计系统时有很大的灵活性，具有很高的实时性，能满足本系统需求。（3） 网络具有完善的错误处理机制。的每帧信息有效字节数最多为个，并且均采用校验，节点能够判断节点出现的错误是暂时扰动还是永久性故障，标注已损坏的报文，当故障计数超过时，该节点自动脱离总线网络。这使得该故障影响的范围只是该节点，不会影响到网络上其他节点的通信。（4） 通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，可选择余地大，且具有较好的抗干扰能力，最大传输距离可达千米。（5） 总线采用帧编码的形式。模块的接收和发送是以帧为单位的，这提高了系统的工作效率。（6） 是到目前为止唯一有国际标准的现场总线。2 网络节点的硬件电路设计一个协议定义了数据链路层和物理层，没有定义应用层，针对具体问题，用户可自己定义应用层。在该可视对讲系统中，一个节点硬件主要由主控芯片、控制器、收发器个部分组成，这3个部分分别对应通信协议的物理层、数据链路层和应用层。2. 主控芯片主控芯片通常为单片机，实现了通信协议的应用层，主要负责控制器的初始化和收发控制以及节点功能的实现。该系统中的主控芯片选择了公司的作为处理器。它是通用的位单片机，是系列兼容的控制器。2. 控制器中间层为总线控制器。控制器硬件实现了整个总线协议控制的信息帧的接收和发送，包括对数据帧进行处理：打包、解包、错误界定，以及发送出现错误时的重发控制。在该可视对讲系统中，的通信协议主要由控制器完成。控制器主要由的通信协议和与微处理器连接的电路组成。该系统采用，是一款控制器局域网络（）协议控制器芯片，是由 公司生产的并带有接口的一种控制器芯片。传输数据的速度最高达到b ，它完全符合技术规范和，能够收发标准的以及扩展的报文，它还同时具备验收过滤以及报文管理功能。该器件内部含有3个发送缓冲器、2个接收缓冲器，减少了单片机的负担。同时还具有灵活的中断管理能力、帧屏蔽与过滤、帧优先级设定等功能，这些特点使得对总线的操作变得非常简便。内含个接收过滤器和个接收过滤屏蔽器，在实际应用时具有较大的灵活性。2. 收发器最底层为收发器，主要实现总线接口电平和控制器接口电平的转换。控制器只是协议控制器，它的总线输入输出是电平，是不能直接挂载在总线上的，需要通过收发器将总线电平转为接收的电平，将发送的电平转为总线电平。设计中选用了作为收发器。总线一般是铺设在室外，容易受到雷击的破坏，设计中增加了两个管做防雷，在和之间增加了两个光耦做总线隔离，有效地保护了控制器和主控单片机。的接口电路如图1所示。3 通信系统介绍智能小区对讲系统对讲过程的进行是靠主叫方和被叫方之间不断交换控制信息完成的。控制信息是双方必须遵守的协议。通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的数据通信系统，要使其能协同工作实现信息交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。这个规则就是通信协议。通信协议在软件中是以一定数量的字节组成的帧数据，帧中的每个字节具有不同的意义。通过上面对于对讲过程的分析可知，对讲协议的内容包括对讲命令主要有“呼叫”、“等待”、“占线”、“开始”和“结束”。另外为了小区对讲系统设备的辨识，定义了设备的地址，分为楼号、单元号、房间号。因此通信协议中加入了源地址、目的地址。另外为了增加系统的容错性，提高抗干扰能力，在协议帧的最后加入了的校验。即循环冗余校验码（ ），是数据通信领域中最常用的一种差错校验码，其特征是信息字段和校验字段的长度可以任意选定。因此智能小区对讲系统的对讲协议定为帧个字节的数据帧。每帧数据结构见表。通信过程中，发送方首先构建信息帧前个字节，包括对讲命令、目的地址、源地址，然后对信息帧的字节进行数学运算，得到位的校验数值，将校验数值的高字节存储在信息帧的第字节，将校验数值的低字节存储在信息帧的第字节，然后将个字节依次在总线上发出。接受方每次接收个字节，接收完一帧信息后对信息帧的字节进行数学运算，得到位的校验数值， 将校验数值的高字节和信息帧的第字节比较，如果相等，则比较校验数值的低字节和信息帧的第字节，如果也相等，说明此次接收到的数据是有效数据，反之此次接收的数据无效。一共定义了个对讲命令：“呼叫”、“等待”、“占线”、“开始”和“结束”。随着对讲功能的完善，系统的增加，对讲协议可以不断扩充。4 结束语在楼宇可视对讲系统中，借用了比较成熟的总线，把不同地理位置的设备连接到一起，实现了门禁系统的功能。在楼宇自动化发展过程中，可视对讲系统的智能化发展越来越规范，逐步实现硬件的标准化和模块化，方便安装；软件的兼容性，使系统既要易于使用，还要方便安装和维护，更要有利于扩展和升级。主