嵌入式電梯群控系統設計
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目前,大多數電梯公司的群控系統都是采用RS485總線(xiàn)進(jìn)行通信，但RS485采用主從式的通信方式,由主機發(fā)起呼叫，對應的終端應答，因此只能采取輪詢(xún)的通信方式，實(shí)時(shí)性差，一旦主機出現故障，整個(gè)系統將癱瘓；而CAN總線(xiàn)在電梯群控系統中卻體現出更多的優(yōu)勢：CAN總線(xiàn)通信與RS485通信相比抗干擾能力更好；可連接較多的通信節點(diǎn)；通信速率更高；實(shí)時(shí)性與穩定性高，所以本文采用CAN總線(xiàn)來(lái)實(shí)現群控主機和各電梯之間的通信[2]。
1 系統總體結構
本系統以ARM7為內核，主頻達72 MHz的32 bit微處理器LPC2368作為群控主控制器,它有高達512 KB的片內Flash程序存儲器，具有在系統編程（ISP）和在應用編程（IAP）功能，同時(shí)LPC2368內部集成了2個(gè)CAN控制器，CAN控制器提供了一個(gè)完整的CAN協(xié)議（遵循CAN規范V2.0 B）實(shí)現方案。包含這個(gè)片內CAN控制器的微控制器用來(lái)構建功能強大的局域網(wǎng)，支持極高安全級別的分布式實(shí)時(shí)控制，可以用在汽車(chē)、工業(yè)環(huán)境、高速網(wǎng)絡(luò )和低價(jià)位多路連線(xiàn)的應用中。系統還選用了CAN總線(xiàn)收發(fā)器MPC2551，它可作為CAN控制器與物理總線(xiàn)接口，提供對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送和接收能力。
2 通信模塊設計
2.1 通信模塊硬件實(shí)現
本系統采用LPC2368內部集成了的CAN控制器和高速CAN收發(fā)器MPC2551配合實(shí)現群控主機和各電梯之間的通信任務(wù)的，CAN模塊由2個(gè)部分組成：控制器和接收濾波器，所有的寄存器和RAM都作為32 bit的字來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。LPC2368的CAN控制器具有如下的特點(diǎn)：2個(gè)控制器和總線(xiàn)；支持11 bit和29 bit的標識符；雙重接收緩沖器和三態(tài)發(fā)送緩沖器；可編程的錯誤報警界限和可讀/寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)的錯誤計數器；仲裁丟失捕獲和錯誤代碼捕獲（帶有詳細的位位置）；單次觸發(fā)的發(fā)送（不會(huì )重復發(fā)送）；只聽(tīng)模式（無(wú)應答、無(wú)活動(dòng)錯誤標志）；“自身”報文的接收（自接收請求）[3]。
LPC2368的接收濾波器有如下的特點(diǎn)：快速硬件實(shí)現的搜索算法，支持大量的CAN標識符；全局驗收濾波器識別所有CAN總線(xiàn)的11 bit和29 bit Rx標識符；允許11 bit和29 bit CAN標識符的明確定義和分組定義；驗收濾波器可以為選擇的標準標識符提供FullCAN-style自動(dòng)接收。
高速CAN收發(fā)器MPC2551是一個(gè)可容錯的高速CAN器件，可作為CAN協(xié)議控制器和物理總線(xiàn)接口。MCP2551可為CAN協(xié)議控制器提供差分收發(fā)能力，它完全符合ISO-11898標準，包括能滿(mǎn)足24 V電壓要求。其工作速率高達1 Mb/s。典型情況下，CAN系統上的每個(gè)節點(diǎn)都必須有一個(gè)器件，把CAN控制器生成的數字信號轉化為適合總線(xiàn)傳輸(差分輸出)的信號。它也為CAN控制器和CAN總線(xiàn)上的高壓尖峰信號之間加入了緩沖器，這些高壓尖峰信號可能是由外部器件產(chǎn)生(EMI、ESD和電氣瞬態(tài)等)。
本系統設計的電路中，2個(gè)二極管D3與D4可有效地抑制傳輸介質(zhì)的浪涌干擾，由于電梯群控系統中存在多個(gè)CAN通信節點(diǎn)，因此本電路中加入了終端電阻跳線(xiàn)JP3，由用戶(hù)靈活地選擇是否在該節點(diǎn)處加入終端通信電阻，本系統設計的CAN通信電路連接如圖1。
2.2 通信協(xié)議及通信軟件設計
2.2.1 CAN總線(xiàn)幀種類(lèi)
CAN總線(xiàn)上傳輸的信息稱(chēng)為報文，報文傳輸按照幀結構的不同，通?？杀硎緸槿缦?種不同類(lèi)型的幀：
(1)數據幀:用于發(fā)送單元向接收單元傳送數據的幀;
(2)遙控幀：用于接收單元向具有相同ID的發(fā)送單元請求數據的幀;
(3)錯誤幀：用于當檢測出錯誤時(shí)向其他單元通知錯誤的幀;
(4)過(guò)載幀：用于接收單元通知其尚未做好接收準備的幀;
(5)幀間隔：用于將數據幀及遙控幀與前面的幀分離開(kāi)來(lái)的幀。
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