智能窗戶系統(tǒng)

1、基于基于CAN總線智能窗戶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)總線智能窗戶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)摘要:本系統(tǒng)基于CAN總線，以單片機(jī)P8XC592和總線收發(fā)器PCA82C250為主體組成通信控制模塊。各個(gè)控制模塊為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立進(jìn)行操作，同時(shí)受到總臺(tái)的監(jiān)控。節(jié)點(diǎn)和總臺(tái)PC機(jī)相連接組成一個(gè)控制器局域網(wǎng)。由于CAN總線具有較高的可靠性，實(shí)時(shí)性以及靈活性，所以運(yùn)用CAN總線進(jìn)行控制可以靈活地運(yùn)用于智能窗戶系統(tǒng)的開發(fā)中。關(guān)鍵詞：CAN總線智能窗戶智能家居1引言在

2、我國現(xiàn)有的市場里，智能窗戶作為智能家居的一部分，它主要圍繞著單個(gè)家庭進(jìn)行開發(fā)。但隨著人們對(duì)智能家居的要求越來越高，就在群控性，遠(yuǎn)程監(jiān)控性，實(shí)時(shí)性等方面提出了更高的要求。在這樣的前提下，引出了新的課題。結(jié)合CAN總線的數(shù)據(jù)通信技術(shù)具有突出的可靠性，實(shí)時(shí)性和靈活性的優(yōu)點(diǎn)，把CAN總線技術(shù)運(yùn)用于該系統(tǒng)中，達(dá)到在控制每個(gè)單獨(dú)的窗戶的同時(shí)，監(jiān)控所有窗戶的運(yùn)行情況的目的。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)CAN總線遵循ISOOSI標(biāo)準(zhǔn)模型，分為數(shù)據(jù)鏈

3、接層（包括邏輯鏈路控制子層LLC和媒體訪問控制子層MAC）以及物理層。其通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)數(shù)據(jù)的幀處理，包括位填充用戶可在其基礎(chǔ)上開發(fā)適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議。與一般的通信總線相比，CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊編碼，報(bào)文標(biāo)識(shí)符可達(dá)2032中（CAN2.0A）而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)（CAN2.0B）的標(biāo)識(shí)符幾乎不受限制，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)收到相同的數(shù)據(jù)。所以

4、本系統(tǒng)可以由多個(gè)獨(dú)立的窗戶為基本單元，這些單元與上位計(jì)算機(jī)通過CAN現(xiàn)場總線組成了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)群控的功能。如下圖1所示。從中我們可以看出，本系統(tǒng)被分為三層：（1）現(xiàn)場設(shè)備層：有一個(gè)雨水傳感器以及多個(gè)窗戶節(jié)點(diǎn)組成的，這些輸入輸出設(shè)備作為CAN的IO點(diǎn)接入現(xiàn)場總線。窗戶節(jié)點(diǎn)N的個(gè)數(shù)是由選取的總線驅(qū)動(dòng)電路決定的。（2）設(shè)備控制層：CAN控制器P8xC592以及CAN收發(fā)器PCA83C250，這是CAN總線控制的核心部分，CAN控制器實(shí)現(xiàn)

5、通信及節(jié)點(diǎn)控制的功能；CAN收發(fā)器起到節(jié)點(diǎn)與總線之間通信的功能。（3）管理監(jiān)控層：作為控制系統(tǒng)的人機(jī)交互接口，通過上位PC機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視控制作用。要求托管；0802H表示8號(hào)窗戶節(jié)點(diǎn)處于開啟狀態(tài)，0804H表示8號(hào)窗戶處于關(guān)閉狀態(tài)，0808H表示8號(hào)窗戶要執(zhí)行開窗指令，080FH表示8號(hào)窗戶要執(zhí)行關(guān)窗指令。對(duì)于上位機(jī)和下層的各個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，它們需要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀信息是不同的。圖4數(shù)據(jù)場組成3.3多主廣播方式總線空閑時(shí)，任意節(jié)點(diǎn)均可發(fā)

6、送數(shù)據(jù)，其它節(jié)點(diǎn)都可接收總線上的數(shù)據(jù)，CAN只需通過報(bào)文濾波就可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等傳收方式，無須專門調(diào)度。這里用接受碼寄存器，接收碼屏蔽寄存器實(shí)現(xiàn)報(bào)文濾波，使上位機(jī)收總線上的一切信息，而層站控制器只接受上位機(jī)的CAN控制器發(fā)出的信號(hào)，并且使不同的節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)接受上位機(jī)CAN控制器發(fā)出的數(shù)據(jù)。這點(diǎn)非常有用，采用廣播方式，可極大地節(jié)省傳輸時(shí)間，提高傳輸速率，增強(qiáng)系統(tǒng)地實(shí)時(shí)性和可靠性。3.4總線仲裁報(bào)文標(biāo)識(shí)符用于提供傳送報(bào)文

7、和總線訪問權(quán)信息。當(dāng)多個(gè)總線控制器同時(shí)發(fā)送報(bào)文時(shí)，為避免沖突需進(jìn)行仲裁。仲裁期間，每個(gè)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(gè)隱性位而監(jiān)視到一個(gè)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(bào)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(shí)，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(bào)文包括一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符和報(bào)文中