CAN總線在中央空調(diào)控制系統(tǒng)中的應用

它提供了上位微機和CAN總線的接口，采用高性能的嵌入式微處理器80C188、CAN總線控制器82C200和CAN總線收發(fā)器82C250負責數(shù)據(jù)交換和通信處理。82C200是PHILIPS公司的產(chǎn)品，可完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。電子控制單元(ECU)的應用層由微處理器提供，82C200為其提供一個多用途的接口。雙口RAM IDT7130作為PC機與CAN總線控制器的數(shù)據(jù)共享區(qū)，可提供兩路相互獨立的端口，每個端口均有各自的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線，并且具有兩套相互獨立的中斷邏輯來實現(xiàn)兩個CPU之間的握手控制信號。通過軟硬件設置將雙口RAM映射成PC機的物理內(nèi)存，使收發(fā)數(shù)據(jù)相當于直接向內(nèi)存讀寫數(shù)據(jù)，從而提高了數(shù)據(jù)交換速率，并保證兩個CPU同時對同一內(nèi)存單元進行讀寫操作時數(shù)據(jù)的正確性。

此外，智能CAN總線通信適配卡還具有中斷選擇、主存基地址選擇、LED指示系統(tǒng)狀態(tài)及CAN收發(fā)狀態(tài)等功能。系統(tǒng)工作時，上位機將控制命令經(jīng)ISA總線發(fā)送至智能CAN總線通信適配卡，經(jīng)驅(qū)動電路寫入雙口RAM，然后發(fā)出中斷信號。CAN通信控制器82C200收到中斷信號后，從雙口RAM中取出數(shù)據(jù)，并以CAN總線協(xié)議標準，經(jīng)輸出驅(qū)動電路、光電隔離電路以及CAN總線收發(fā)器82C250發(fā)送至CAN總線，完成從上位機到單元控制器的數(shù)據(jù)交換。上位機接收數(shù)據(jù)的過程與發(fā)送命令的過程相似，但方向相反。

圖3為單元控制器電路的原理框圖。

圖中，微處理器采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機，CAN總線控制器選用SJA1000，CAN總線收發(fā)器仍選用82C250，控制CAN總線的數(shù)據(jù)交換。工作時，CAN總線控制器SJA1000從CAN總線接收上位機發(fā)出的命令和數(shù)據(jù)，以中斷方式通知CPU89C51。CPU收到中斷信號后，將SJA1000接收到的數(shù)據(jù)存入RAM中，并根據(jù)數(shù)據(jù)對I/O接口電路發(fā)出相應的命令，控制風機機組、加濕器等執(zhí)行部件進行相應的操作。若上位機需要各單元狀態(tài)信息，則CPU啟動數(shù)據(jù)采集程序，控制I/O接口電路對各個檢測點的數(shù)據(jù)進行巡回檢測，并由CAN總線控制器發(fā)送至CAN總線，由上位機接收。I/O接口電路可提供８路數(shù)字量輸入、8路數(shù)字量輸出、16路模擬量輸入及4路模擬量輸出接口，用于接單元內(nèi)各個檢測點和控制點。

硬件看門狗電路X25045用于系統(tǒng)監(jiān)控，防止程序跑飛，并提供512字節(jié)EEPROM來保護重要的系統(tǒng)控制參數(shù)，提高了單元控制器的抗干擾能力。
數(shù)字顯示器可以顯示風機的互回風溫度、送風溫度、回風濕度、變頻器頻率、風門開度、水閥開度、報警信號的類型及數(shù)量等系統(tǒng)狀態(tài)信息。小鍵盤用于修改設置參數(shù)、改變顯示類型，從而使單元控制器在脫離上位機的情況下仍然可以完成控制功能。

3 軟件設計

系統(tǒng)軟件由上位機管理軟件和單元控制器控制軟件組成。上位機管理軟件是在Windows98操作平臺上，利用Visual Basic6.0開發(fā)的，包括系統(tǒng)監(jiān)控、通信管理、數(shù)據(jù)處理、控制命令、動態(tài)顯示等模塊，具有界面友好、顯示直觀、操作方便等優(yōu)點。系統(tǒng)運行時，各檢測點和控制點的位置以圖形方式形象地顯示在上位機顯示器上，檢測和控制數(shù)據(jù)在各自位置旁動態(tài)顯示，操作者經(jīng)簡單培訓即可對整個系統(tǒng)進行控制。單元控制器控制軟件采用8051匯編語言編程，固化于89C51的EEPROM中，主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、I/O接口控制、數(shù)字顯示控制等功能。根據(jù)各個季節(jié)對室內(nèi)溫、濕度的不同要求，軟件中預先設置了不同季節(jié)的控制參數(shù)，并可通過小鍵盤隨時進行修改。實際運行時，溫度控制精度達到±0.5℃，濕度控制精度達到±2%RH。

在中央空調(diào)控制系統(tǒng)上、下位機之間采用CAN總線進行通信，可大大提高系統(tǒng)工作的可靠性、實時性及擴展性，實現(xiàn)高精度的溫度、濕度控制，具有廣闊的推廣應用前景。