基于CAN總線智能窗戶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

摘 要: 本系統(tǒng)基于CAN總線，以單片機(jī)P8XC592和總線收發(fā)器PCA82C250為主體組成通信控制模塊。各個(gè)控制模塊為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立進(jìn)行操作，同時(shí)受到總臺(tái)的監(jiān)控。節(jié)點(diǎn)和總臺(tái)PC機(jī)相連接組成一個(gè)控制器局域網(wǎng)。由于CAN總線具有較高的可靠性，實(shí)時(shí)性以及靈活性，所以運(yùn)用CAN總線進(jìn)行控制可以靈活地運(yùn)用于智能窗戶系統(tǒng)的開發(fā)中。
關(guān)鍵詞：CAN總線 智能窗戶 智能家居

1引言

在我國(guó)現(xiàn)有的市場(chǎng)里，智能窗戶作為智能家居的一部分，它主要圍繞著單個(gè)家庭進(jìn)行開發(fā)。但隨著人們對(duì)智能家居的要求越來越高，就在群控性，遠(yuǎn)程監(jiān)控性，實(shí)時(shí)性等方面提出了更高的要求。在這樣的前提下，引出了新的課題。結(jié)合CAN總線的數(shù)據(jù)通信技術(shù)具有突出的可靠性，實(shí)時(shí)性和靈活性的優(yōu)點(diǎn)，把CAN總線技術(shù)運(yùn)用于該系統(tǒng)中，達(dá)到在控制每個(gè)單獨(dú)的窗戶的同時(shí)，監(jiān)控所有窗戶的運(yùn)行情況的目的。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

CAN總線遵循ISO/OSI標(biāo)準(zhǔn)模型，分為數(shù)據(jù)鏈接層（包括邏輯鏈路控制子層LLC和媒體訪問控制子層MAC）以及物理層。其通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)數(shù)據(jù)的幀處理，包括位填充用戶可在其基礎(chǔ)上開發(fā)適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議。

與一般的通信總線相比，CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊編碼，報(bào)文標(biāo)識(shí)符可達(dá)2032中（CAN2.0A）,而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)（CAN2.0B）的標(biāo)識(shí)符幾乎不受限制，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)收到相同的數(shù)據(jù)。所以本系統(tǒng)可以由多個(gè)獨(dú)立的窗戶為基本單元，這些單元與上位計(jì)算機(jī)通過CAN現(xiàn)場(chǎng)總線組成了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)群控的功能。

如下圖1所示。從中我們可以看出，本系統(tǒng)被分為三層：

（1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：有一個(gè)雨水傳感器以及多個(gè)窗戶節(jié)點(diǎn)組成的，這些輸入輸出設(shè)備作為CAN的I/O點(diǎn)接入現(xiàn)場(chǎng)總線。窗戶節(jié)點(diǎn)N的個(gè)數(shù)是由選取的總線驅(qū)動(dòng)電路決定的。

（2）設(shè)備控制層：CAN控制器P8xC592以及CAN收發(fā)器PCA83C250，這是CAN總線控制的核心部分，CAN控制器實(shí)現(xiàn)通信及節(jié)點(diǎn)控制的功能；CAN收發(fā)器起到節(jié)點(diǎn)與總線之間通信的功能。

（3）管理監(jiān)控層：作為控制系統(tǒng)的人機(jī)交互接口，通過上位PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視控制作用。

圖 1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖