基于CAN总线的对等式火灾报警系统

基于CAN总线的对等式火灾报警系统

摘要：介绍了基于can总线的对等式火灾报警系统的设计和实 现方法，给出了can总线的硬件接口电路和软件流程。
关键词：火灾报警 can总线 对等式 　　随着新技术的不断发展，对火灾报警控制器联网的要求也越来越高。火灾报警控制器不但要 完成本机的报警、联动等功能，还要把报警信息传送到其它报警控制器或系统。本文介绍了 基于can总线的对等式火灾报警系统，系统中任意报警控制器都可以平等地从总线上接收其 它报警控制器的报警信息，也可以对其它报警控制器发出指令，从而克服了"主从式"通讯 中所有信息必须通过主机进行交换的缺点。

　　1、can总线简介

　　控制器局域网can(controller area net)是一种现场总线，主要用于各种过程检测及控制。 can最初是由德国bosch公司为汽车监测和控制而设计的，目前can已逐步应用到其它工业控 制中，现已成为iso-11898国际标准。
　　 can总线有以下特点：
　　 1)can可以是对等结构，即多主机工作方式，网络上任意一个节点可以在任意时刻主动地向 网络上其它节点发送信息，不分主从，通讯方式灵活。
　　 2)can网络上的节点可以分为不同的优先级，满足不同的实时需要。
　　 3)can采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点自动 停止发送，在网络负载很重的情况下不会出现网络瘫痪。
　　 4)can可以点对点、点对多点、点对网络的方式发送和接收数据，通讯距离最远10 km(5 kb/ s)，节点数目可达110个。
　　 5)can采用的是短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，具有crc校验和其它检测措施，数据出错几率小。can节点在错误严重的情况下，具有自动关闭功能，不会影响总线上其它节点操作。
　　 6)通讯介质采用廉价的双绞线，无特殊要求，用户接口简单，容易构成用户系统。

　　2、系统构成

　　系统中每个节点由火灾报警控制器、can总线控制器、can收发器构成，系统结构图如图1所 示，火灾报警控制器接收火灾报警信息并完成火灾判断、联动等功能；can控制器用于各控 制器 之间的数据传递；can收发器增强了控制器的驱动能力，保证了火灾报警控制器之间的通讯 距离。图1系统结构图
　　 发送数据时，火灾报警器把需要传送的数据写入can控制器的发送缓冲区，启动发送， 数据即通过can收发器发送到总线上；接收数据时，can控制器通过can收发器从总线上接收 数据，处理后存入接收缓冲区，并给出接收中断信号，这时，火灾报警器可以从can控制器 的接收缓冲区取走数据。

　　3、系统硬件设计

　　 图2是can总线节点(即火灾报警器节点)的电原理图，图中cpu以mcs-51系列单片机为例进行 说明。82c200是can通讯控制器，主要完成can的通讯协议。82c200需外接复位(rst)信号； 可选用6～24 mhz晶振；mode接vdd为intel方式，接vss为motorola方式；中断(int)连接到 cpu的int0；片选信号(cs)由cpu的a15控制；tx0和rx0是与can总线的接口；rx1需接地。82c 250是can收发器，用于提供对总线差动发送和接收的驱动能力；txd和rxd用于发送和接收信号。
　4、系统软件设计

　　 在软件设计时，由于can通讯协议是由集成在can控制器82c200中的硬件电路实现的，因此， 通讯软件的开发主要体现在应用软件上，主要包括两部分：初始化程序和通讯程序。

　　 4?1初始化

　　 在开机和复位后，需要对can控制器进行初始化，通过对82c200控制段的寄存器写入控制字 从而确定82c200的工作方式。初始化时，首先给can控制器发出复位指令，然后给控制寄存 器cr、命令寄存器cmr、状态寄存器sr、中断寄存器ir、验收寄存器acr、验收屏蔽寄存器am r、总线定时寄存器btr0、btr1、输出控制寄存器ocr写入相应的控制字。软件流程如图3所 示。 图3 初始化程序流程图　　 4?2通讯程序

　　 在发送数据时，cpu把需要发送的一帧数据写入can控制器82c200，然后启动发送，can控制 器即把数据发送到总线上。在接收数据时，can控制器把从总线上接收的数据存入缓冲区，cpu再从缓冲区读取数据。 数据的发送和接收可以采用查询方式和中断方式，下面给出采用中断方式时的中断服务程序。软件 流程如图4所示。图4 中断服务程序流程图　　5、结论

　　 传统的"主从式"通讯方式中，如果主机因为某种原因出现通讯故障，将导致整个网络瘫痪 。在基于can总线的对等式火灾报警控制系统中，各火灾报警控制器节点的关系是平等的， 都可以主动地从总线接收和发送信息，真正地实现了系统信息的共享，从而较好地解决了这 个问题，网络中任意节点都可以平等地发送和获取需要的信息。同时，can总线具有抗干扰 能力强、传输距离远、价格低廉、易于维护等优点，可广泛应用于火灾报警系统中。

　　参考文献：

［1］邬明宽?《can总线原理和应用系统设计》，北京：北京航空航天大学出版社，1996?
［2］阳宪惠?《现场总线技术及应用》，北京：清华大学出版社，1999?
［3］application notes and development tools for 80c51 microcontrollers philip s 1995. 论文出处(作者):
对电子设备防雷击有关问题的看法
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