基于CAN總線(xiàn)的電梯外呼系統設計

　　隨著(zhù)現代社會(huì )的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，出現了眾多高層建筑和智能建筑。電梯，作為高層建筑內部一種重要的交通工具，其應用規模日益擴大。而作為電梯系統中必不可少的一部分，電梯召喚顯示板(簡(jiǎn)稱(chēng)電梯外呼板)的應用也隨之劇增。

　　電梯外呼板應用于每層樓的電梯門(mén)外，供乘客及電梯維保人員使用。電梯外呼板將乘客及維保人員的需求信息通過(guò)CAN總線(xiàn)傳達給電梯主板，電梯主板接收信息并執行相應的操作。同時(shí)，電梯主板將電梯的實(shí)時(shí)運行信息通過(guò)CAN總線(xiàn)傳遞給電梯外呼板，通過(guò)外呼板LED顯示出來(lái)，供乘客參閱。

　　AVR單片機具有高可靠性、功能強、高速度、低功耗和低價(jià)位的特點(diǎn)，本系統選用了高檔ATmega列AVR單片機ATmegal6。它具有先進(jìn)的RI- SC結構，具有16 kB的系統內可編程Flash，512 B的EEPROM，1 kB的片內SRAM。同時(shí)，芯片具有獨立片內振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器，通過(guò)改變熔絲位可以設置片內晶振的振蕩周期，這樣可以省去外圍的看門(mén)狗電路和晶振電路的設計。

　　1 電梯外呼板系統硬件結構

　　電梯外呼板的硬件電路主要由乘客按鍵模塊、指示燈控制模塊、LED模塊、CAN通信電路以及電源模塊構成，如圖1所示。

　　1.1 CAN通信模塊

　　1.1.1 CAN的技術(shù)特點(diǎn)

　　CAN是一種多主總線(xiàn)，通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光導纖維，具有物理層、數據鏈路層和應用層等3層協(xié)議，其通信速率可達1 Mb/s。CAN總線(xiàn)專(zhuān)用接口芯片中以固件形式集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層2層功能，完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余校驗、優(yōu)先級判別等多項工作。它具有以下特點(diǎn)：

　　1)廢除傳統的站地址編碼，代之以對通信數據塊進(jìn)行編碼，可以多主方式工作;

　　2)采用非破壞性仲裁技術(shù)，當2個(gè)節點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò )上傳送數據時(shí)，優(yōu)先級低的節點(diǎn)主動(dòng)停止數據發(fā)送，而優(yōu)先級高的節點(diǎn)可不受影響繼續傳輸數據，有效避免了總線(xiàn)沖突;

　　3)采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個(gè)，數據傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送的時(shí)間短;

　　4)每幀數據都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數據傳輸的高可靠性，適于在高干擾環(huán)境下使用;

　　5)節點(diǎn)在錯誤嚴重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線(xiàn)的功能，切斷其與總線(xiàn)的聯(lián)系，以使總線(xiàn)上其他操作不受影響;

　　6)可以點(diǎn)對點(diǎn)，一對多及廣播集中方式傳送和接收數據。

　　基于以上特點(diǎn)，在本設計中將電梯主板節點(diǎn)的優(yōu)先級設為最高，而其他電梯外呼板的優(yōu)先級次之，電梯主板可以接收任何電梯外呼板的數據，而電梯外呼板只能接收電梯主板的數據。電梯主板可以發(fā)送廣播信息(例如樓層運行的信息)，也可以發(fā)送點(diǎn)對點(diǎn)信息(例如針對某層的指示燈控制信息)。

　　1.1.2 CAN的硬件實(shí)現

　　CAN控制器采用MicroChip公司的MCP2510，該器件使用SPI接口與MCU通信。只需4條總線(xiàn)就可以實(shí)現與MCU的通信，但為了具有更好的實(shí)時(shí)性，一般采用中斷方式與MCU進(jìn)行通信，因此還需要一個(gè)中斷信號總線(xiàn)用來(lái)通知MCU接收從CAN總線(xiàn)上發(fā)來(lái)的數據。CAN的接口器件采用TJ-Al050，該器件是CAN控制器與物理總線(xiàn)之間的接口器件。

　　在CAN模塊電路中，如圖2所示，ATmegal6的SS，MOSI，MISO，SCK，INT分別與MCP2510的，SI，SO，SCK，相連接。為了進(jìn)一步提高CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的抗干擾能力，MCP2510的TXCAN和RXCAN通過(guò)光耦6N137分別與TJAl050的TXD和RXD相連接。

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