嵌入式電梯群控系統(tǒng)設(shè)計
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目前,大多數(shù)電梯公司的群控系統(tǒng)都是采用RS485總線進(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(yīng)的終端應(yīng)答，因此只能采取輪詢的通信方式，實時性差，一旦主機出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將癱瘓；而CAN總線在電梯群控系統(tǒng)中卻體現(xiàn)出更多的優(yōu)勢：CAN總線通信與RS485通信相比抗干擾能力更好；可連接較多的通信節(jié)點；通信速率更高；實時性與穩(wěn)定性高，所以本文采用CAN總線來實現(xiàn)群控主機和各電梯之間的通信[2]。
1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)以ARM7為內(nèi)核，主頻達(dá)72 MHz的32 bit微處理器LPC2368作為群控主控制器,它有高達(dá)512 KB的片內(nèi)Flash程序存儲器，具有在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用編程（IAP）功能，同時LPC2368內(nèi)部集成了2個CAN控制器，CAN控制器提供了一個完整的CAN協(xié)議（遵循CAN規(guī)范V2.0 B）實現(xiàn)方案。包含這個片內(nèi)CAN控制器的微控制器用來構(gòu)建功能強大的局域網(wǎng)，支持極高安全級別的分布式實時控制，可以用在汽車、工業(yè)環(huán)境、高速網(wǎng)絡(luò)和低價位多路連線的應(yīng)用中。系統(tǒng)還選用了CAN總線收發(fā)器MPC2551，它可作為CAN控制器與物理總線接口，提供對總線的差動發(fā)送和接收能力。
2 通信模塊設(shè)計
2.1 通信模塊硬件實現(xiàn)
本系統(tǒng)采用LPC2368內(nèi)部集成了的CAN控制器和高速CAN收發(fā)器MPC2551配合實現(xiàn)群控主機和各電梯之間的通信任務(wù)的，CAN模塊由2個部分組成：控制器和接收濾波器，所有的寄存器和RAM都作為32 bit的字來訪問。LPC2368的CAN控制器具有如下的特點：2個控制器和總線；支持11 bit和29 bit的標(biāo)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/寫訪問的錯誤計數(shù)器；仲裁丟失捕獲和錯誤代碼捕獲（帶有詳細(xì)的位位置）；單次觸發(fā)的發(fā)送（不會重復(fù)發(fā)送）；只聽模式（無應(yīng)答、無活動錯誤標(biāo)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：快速硬件實現(xiàn)的搜索算法，支持大量的CAN標(biāo)識符；全局驗收濾波器識別所有CAN總線的11 bit和29 bit Rx標(biāo)識符；允許11 bit和29 bit CAN標(biāo)識符的明確定義和分組定義；驗收濾波器可以為選擇的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符提供FullCAN-style自動接收。
高速CAN收發(fā)器MPC2551是一個可容錯的高速CAN器件，可作為CAN協(xié)議控制器和物理總線接口。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(biāo)準(zhǔn)，包括能滿足24 V電壓要求。其工作速率高達(dá)1 Mb/s。典型情況下，CAN系統(tǒng)上的每個節(jié)點都必須有一個器件，把CAN控制器生成的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為適合總線傳輸(差分輸出)的信號。它也為CAN控制器和CAN總線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(tǒng)設(shè)計的電路中，2個二極管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(tǒng)中存在多個CAN通信節(jié)點，因此本電路中加入了終端電阻跳線JP3，由用戶靈活地選擇是否在該節(jié)點處加入終端通信電阻，本系統(tǒng)設(shè)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(shè)計
2.2.1 CAN總線幀種類
CAN總線上傳輸?shù)男畔⒎Q為報文，報文傳輸按照幀結(jié)構(gòu)的不同，通?？杀硎緸槿缦?種不同類型的幀：
(1)數(shù)據(jù)幀:用于發(fā)送單元向接收單元傳送數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的幀;
(3)錯誤幀：用于當(dāng)檢測出錯誤時向其他單元通知錯誤的幀;
(4)過載幀：用于接收單元通知其尚未做好接收準(zhǔn)備的幀;
(5)幀間隔：用于將數(shù)據(jù)幀及遙控幀與前面的幀分離開來的幀。
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