基于CAN總線智能窗戶系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)

3.4 總線仲裁

報文標(biāo)識符用于提供傳送報文和總線訪問權(quán)信息。當(dāng)多個總線控制器同時發(fā)送報文時，為避免沖突需進(jìn)行仲裁。仲裁期間，每個進(jìn)行發(fā)送的P8xC592都將其發(fā)送位電平與監(jiān)控總線電平進(jìn)行比較。如果發(fā)送一個隱性位而監(jiān)視到一個顯性位電平，那么該節(jié)點(diǎn)失去仲裁，放棄總線控制權(quán)，停止傳送信息，P8xC592立即變成總線上較高優(yōu)先權(quán)報文的接收器，而不破壞總線上任何信息。數(shù)據(jù)場上的發(fā)送數(shù)據(jù)存在發(fā)送緩存器數(shù)據(jù)區(qū)中，同時，接收數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)將被存在接收緩存器中。每段報文包括一個唯一的標(biāo)識符和報文中描述數(shù)據(jù)類型的RTR位。標(biāo)識符和RTR位一起定義該報文的總線訪問優(yōu)先權(quán)。仲裁期間，標(biāo)識符的最高位先后被發(fā)送，而RTR位最后發(fā)送。標(biāo)識符和RTR位對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)值最低的報文具有最高的優(yōu)先權(quán)。11位可以形成2032個不同的標(biāo)識符，而該系統(tǒng)中窗戶節(jié)點(diǎn)由于驅(qū)動電路的限制，最多只能有110個節(jié)點(diǎn)，所以采用標(biāo)識符確定優(yōu)先權(quán)綽綽有余。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

上位機(jī)即操作站的網(wǎng)絡(luò)管理和應(yīng)用程序的設(shè)計思路主要是CAN接口適配卡的初始化，判斷網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間時候有沖突，設(shè)定節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級，數(shù)據(jù)存取，與歷史數(shù)據(jù)比較，根據(jù)節(jié)點(diǎn)實際情況進(jìn)行處理并回送等功能。

CAN控制器P8xC592的通信軟件包括CAN初始化、報文的接收和報文發(fā)送三部分。當(dāng)控制器上電后，首先對CAN控制器P8xC592進(jìn)行初始化設(shè)置，主要包括工作方式的設(shè)置、接受濾波方式的設(shè)置、接受屏蔽寄存器和接受代碼寄存器的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置和中斷允許寄存器的設(shè)置。完成P8xC592的初始化設(shè)置后即返回工作狀態(tài)，開始循環(huán)監(jiān)聽CAN總線上的信息。

從用戶的角度來看，窗戶的運(yùn)行情況是與其息息相關(guān)的。對于最底層的現(xiàn)場CAN智能測控節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方案。如下圖5所示，P8xC592根據(jù)接收遙控器發(fā)出的信息決定運(yùn)行情況，如果需要托管的話，就接受來自CAN控制器的信號并用于控制窗戶的開/關(guān)。如果不用托管的話，那么就不斷掃描遙控器，接受到信號然后執(zhí)行。同時在程序的結(jié)束部分，有一個10ms計時的操作，這樣就能保證單片機(jī)能有序地發(fā)送檢測信號給PC機(jī)。

圖 5 窗戶節(jié)點(diǎn)軟件流程圖

5 系統(tǒng)功能效果

在該系統(tǒng)中，用戶可以直接通過遙控器方便方便地進(jìn)行操作，遙控器板有三個按鍵，一是開窗，二是關(guān)窗，三是托管。當(dāng)遙控器的托管按鍵沒有按下去的時候，用戶就自己對關(guān)窗開窗進(jìn)行控制，當(dāng)用戶需要開/關(guān)窗的時候，就按遙控器上相應(yīng)的鍵就能實現(xiàn)功能。而當(dāng)遙控器處于托管，如果下雨的時候，雨水傳感器檢測到下雨的信號，就通過P8XC592發(fā)送信號，信號經(jīng)過CAN總線到達(dá)PC主機(jī)，然后PC主機(jī)再發(fā)送關(guān)窗的指令到所有處于托管狀態(tài)的窗戶節(jié)點(diǎn)。

在應(yīng)用方面，智能故障診斷是非常重要的。在該系統(tǒng)里，設(shè)計一種檢測的方法，每個窗戶節(jié)點(diǎn)在每10ms的時間里，由P8XC592發(fā)送到檢測信號PC主機(jī)里。如果主機(jī)沒有收到該節(jié)點(diǎn)的檢測信號，就認(rèn)為該節(jié)點(diǎn)發(fā)生了故障。那么PC機(jī)就會向管理人員報警，說明該窗戶節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了故障。

6 結(jié)論

基于CAN總線技術(shù)，采用P8XC592和PCA82C250芯片構(gòu)成先進(jìn)的總線智能節(jié)點(diǎn)控制器。在這篇文章中，筆者更多的是用智能窗戶設(shè)計作為一個支點(diǎn)，概述了基于CAN總線技術(shù)應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域的設(shè)計方案。把水表，燃?xì)獗淼鹊绕渌揖悠骷Y(jié)合在單個節(jié)點(diǎn)控制器中，用CAN總線把各個節(jié)點(diǎn)連接起來，形成一個控制局域網(wǎng)絡(luò)。本文提出來的設(shè)計方案為以后智能家居系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計提供了新的思路和新的方法。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)在于在實現(xiàn)單個節(jié)點(diǎn)設(shè)計的基礎(chǔ)上，將CAN總線引入到智能家居的設(shè)計中來。實現(xiàn)對樓宇中窗戶的遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，從而提出了智能家居的發(fā)展新方法新思路。