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

2．2系統(tǒng)的硬件選取

在本系統(tǒng)中，總線控制器和收發(fā)器分別采用Philip公司的P8xC592和PCA83C250。P8xC592單片機(jī)是用COMS工藝制造的具有CAN功能的8位單片機(jī)其指令集與80C51完全兼容，這樣就有利于編程。PCA83C250是CAN控制器與物理總線的接口，可以提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收功能。在此特別注意 P8xC592單片機(jī)是一種集成CAN控制器的高性能微處理器，所以在該系統(tǒng)中，P8xC592不僅僅要與CAN相連接，同時(shí)還要對(duì)各個(gè)窗戶子系統(tǒng)進(jìn)行控制。

同時(shí)傳輸介質(zhì)只要使用雙鉸線，在短距離(40m)條件下就具有高速(1Mbit/s)數(shù)據(jù)傳輸能力，而在最大距離10000m時(shí)具有低速(5kbits/s)傳輸能力。而主控制器采用的是性價(jià)比高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于編程的89S51單片機(jī)，主要用于對(duì)CAN控制器P8xC592及其串口RS232初始化，并通過對(duì)CAN控制器8xC592及其串口RS232的控制操作實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)CAN總線與管理層PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換等通信任務(wù)。

3 用戶通信協(xié)議設(shè)計(jì)

3.1 通信協(xié)議

這里采用的是CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn),該協(xié)議最大的優(yōu)點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼,因此CAN沒有節(jié)點(diǎn)地址的概念,代之以通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼,支持以數(shù)據(jù)為中心的通信模式.當(dāng)窗戶節(jié)點(diǎn)不同時(shí),只需要在總線上增減控制器的節(jié)點(diǎn)數(shù),并對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷? CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)線路,當(dāng)采用PCA82C250時(shí),最多可達(dá)110個(gè)。

3.2 數(shù)據(jù)幀

數(shù)據(jù)幀如圖2所示,包括七個(gè)部分:幀起始,仲裁場(chǎng),控制場(chǎng),數(shù)據(jù)場(chǎng),CRC序列,ACK場(chǎng),幀結(jié)束.仲裁場(chǎng)包括有報(bào)文標(biāo)識(shí)符(11位)和遠(yuǎn)程發(fā)送申請(qǐng)位(RTR)；控制場(chǎng)由六位組成，如圖3所示，后四位位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，代表數(shù)據(jù)場(chǎng)字節(jié)數(shù)，這里設(shè)為02H；傳輸信號(hào)每一幀數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為16位，高字節(jié)用D8到D15八位編碼表示節(jié)點(diǎn)在大樓的位置，低字節(jié)設(shè)為控制字，控制字各位均為高電平有效。如下圖4所示，例如：數(shù)據(jù)場(chǎng)為0801H，表示8號(hào)窗戶節(jié)點(diǎn)要求托管；0802H表示8號(hào)窗戶節(jié)點(diǎn)處于開啟狀態(tài)，0804H表示8號(hào)窗戶處于關(guān)閉狀態(tài)，0808H表示8號(hào)窗戶要執(zhí)行開窗指令，080F H表示8號(hào)窗戶要執(zhí)行關(guān)窗指令。對(duì)于上位機(jī)和下層的各個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，它們需要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀信息是不同的。

圖 4 數(shù)據(jù)場(chǎng)組成

3.3 多主廣播方式

總線空閑時(shí)，任意節(jié)點(diǎn)均可發(fā)送數(shù)據(jù)，其它節(jié)點(diǎn)都可接收總線上的數(shù)據(jù)，CAN只需通過報(bào)文濾波就可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等傳收方式，無須專門調(diào)度。這里用接受碼寄存器，接收碼屏蔽寄存器實(shí)現(xiàn)報(bào)文濾波，使上位機(jī)收總線上的一切信息，而層站控制器只接受上位機(jī)的CAN控制器發(fā)出的信號(hào)，并且使不同的節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)接受上位機(jī)CAN控制器發(fā)出的數(shù)據(jù)。這點(diǎn)非常有用，采用廣播方式，可極大地節(jié)省傳輸時(shí)間，提高傳輸速率，增強(qiáng)系統(tǒng)地實(shí)時(shí)性和可靠性。