嵌入式電梯群控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在標(biāo)準(zhǔn)格式中,報(bào)文的起始位稱為幀起始(SOF),然后是由11 bit標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位(RTR)組成的仲裁段。RTR位標(biāo)明是數(shù)據(jù)幀還是請求幀，在請求幀中沒有數(shù)據(jù)字節(jié)。
　 控制段包括標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位(IDE),指出是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴(kuò)展格式。它還包括1個(gè)保留位 (ro),為將來擴(kuò)展使用。它的最后4個(gè)字節(jié)用來指明數(shù)據(jù)段中數(shù)據(jù)的長度(DLC)。數(shù)據(jù)段范圍為0～8個(gè)字節(jié),其后有一個(gè)檢測數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的循環(huán)冗余檢查CRC段。
　ACK段用來確認(rèn)是否正常接收，由ACK槽(ACK Slot)和ACK界定符2個(gè)位構(gòu)成。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平(邏輯1),這時(shí)正確接收報(bào)文的接收站發(fā)送主控電平(邏輯0)覆蓋它。用這種方法,發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)站能正確接收到報(bào)文。
　 報(bào)文的尾部由幀結(jié)束標(biāo)出。在相鄰的兩條報(bào)文間有一很短的間隔位,如果這時(shí)沒有站進(jìn)行總線存取,總線將處于空閑狀態(tài)。
2.2.3 通信協(xié)議設(shè)計(jì)
　 由于在CAN總線中，標(biāo)識(shí)符(ID)的大小規(guī)定了各節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息的優(yōu)先級(jí)，ID號(hào)越小,發(fā)送優(yōu)先級(jí)越高，本系統(tǒng)中規(guī)定群控主控制器優(yōu)先級(jí)最高,因此設(shè)為0x01，其他電梯主控制器次之，設(shè)為0x11,依次類推。
　 本系統(tǒng)消息格式采用：目的ID號(hào)+命令+數(shù)據(jù)字節(jié)1+數(shù)據(jù)字節(jié)2＋……+數(shù)據(jù)字節(jié)6的格式，在LPC2368中，存放數(shù)據(jù)的寄存器是CANRDA、CANRDB，每個(gè)寄存器是4個(gè)字節(jié)，因此一條CAN消息最多可存放8個(gè)字節(jié)。本協(xié)議中，CANRDA對(duì)應(yīng)目的ID號(hào)、命令、數(shù)據(jù)字節(jié)1、數(shù)據(jù)字節(jié)2；CANRDB對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)字節(jié)3~6。
　目的ID號(hào)確定消息的發(fā)出源，當(dāng)目的ID號(hào)的內(nèi)容為0x00時(shí)，所對(duì)應(yīng)的消息是一條由主控制器發(fā)出的廣播消息，各節(jié)點(diǎn)均接收并分析。
　命令字節(jié)的內(nèi)容是協(xié)議的核心，由各命令組成，包括狀態(tài)命令、控制命令，通常與數(shù)據(jù)字節(jié)搭配使用。
2.2.4 通信軟件設(shè)計(jì)
　通信模塊軟件設(shè)計(jì)，首先要初始化CAN控制器，CAN控制器初始化主要實(shí)現(xiàn)CAN工作時(shí)的參數(shù)設(shè)置，這些初始化的內(nèi)容包括：硬件使能CAN、設(shè)置CAN報(bào)警界限、設(shè)置總線波特率、設(shè)置中斷工作方式、設(shè)置CAN驗(yàn)收過濾器的工作方式、設(shè)置CAN控制器的工作模式等。初始化結(jié)束之后CAN模塊就可以進(jìn)入工作狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先判斷發(fā)送緩沖區(qū)是否空閑，如果有空閑發(fā)送緩沖區(qū)則將發(fā)送數(shù)據(jù)寫入該發(fā)送緩沖區(qū)內(nèi)，再啟動(dòng)發(fā)送命令，完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送。接收數(shù)據(jù)時(shí)，讀取接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，同時(shí)釋放該接收緩沖區(qū)，完成一幀數(shù)據(jù)的接收。數(shù)據(jù)發(fā)送和接收流程如圖3所示。

3 其他模塊設(shè)計(jì)
3.1 液晶顯示模塊
　液晶顯示模塊選用容量為2行16個(gè)字的液晶模塊，每個(gè)字以5×8點(diǎn)陣塊組成。本設(shè)計(jì)中群控主機(jī)對(duì)各電梯進(jìn)行監(jiān)控，通過液晶顯示模塊可以實(shí)時(shí)顯示各個(gè)電梯的狀態(tài)，包括各電梯的群控狀態(tài)、樓層狀態(tài)、運(yùn)行方向，同時(shí)對(duì)群控主機(jī)的各種參數(shù)設(shè)置也可以很清楚地在液晶模塊上顯示出來。
3.2 鍵盤模塊
鍵盤模塊采用了5個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)群控參數(shù)、模式的設(shè)置，這5個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)為：ESC、UP、DOWN、ROTA、ENT，各按鍵作用如下：ESC為返回鍵，返回主顯示界面；UP為上翻頁鍵，該按鍵可實(shí)現(xiàn)循環(huán)上選擇菜單。在參數(shù)設(shè)置中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字循環(huán)＋1,并實(shí)現(xiàn)ON/OFF、YES/NO、HIGH/LOW之間的切換。DOWN為下翻頁鍵，該按鍵可實(shí)現(xiàn)循環(huán)下翻頁選擇菜單。在參數(shù)設(shè)置中,實(shí)現(xiàn)數(shù)字循環(huán)－1，并實(shí)現(xiàn)ON/OFF、YES/NO、HIGH/LOW之間的切換。ROTA為右方向鍵，該按鍵可循環(huán)右移。在參數(shù)設(shè)置中，實(shí)現(xiàn)光標(biāo)移位。ENT為確認(rèn)鍵，在選中某菜單(即菜單在LCD上反白顯示）后，按Enter鍵進(jìn)入菜單，執(zhí)行相應(yīng)功能。
4 群控算法設(shè)計(jì)
4.1 模糊控制概念
模糊控制是建立在模糊集合論基礎(chǔ)上的一種語言規(guī)則與模糊推理的控制理論，它將自然語言轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能接受的算法語言,并模擬人的思維方法,對(duì)被控過程進(jìn)行有效的確定性的控制，它利用專家知識(shí)獲得各種控制規(guī)則,可以很好地處理電梯系統(tǒng)的多目標(biāo)性、隨機(jī)性和非線性[5]。所以本系統(tǒng)采用模糊控制理論來處理群控中電梯的調(diào)度問題。
4.2 群控模糊算法設(shè)計(jì)
　為了有效地調(diào)度電梯來滿足乘梯者的要求，提高乘客的舒適度和總體服務(wù)質(zhì)量，在電梯群控研究和應(yīng)用過程中，常常把減少乘客的平均候梯時(shí)間(AWT)、平均乘梯時(shí)間(ART)及能源消耗(RPC)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此在算法設(shè)計(jì)上通過模糊控制調(diào)整各評(píng)價(jià)因素(候梯時(shí)間、乘梯時(shí)間、能量消耗等)的權(quán)重系數(shù),從而確定最佳派梯方案，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電梯群控的高效性[6]。
本系統(tǒng)將AWT、ART及RPC作為電梯群控的優(yōu)化參數(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過一個(gè)調(diào)度算法判斷出哪部電梯來響應(yīng)各廳層召喚。所以構(gòu)造一個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)，綜合以上評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)函數(shù)如式(1)所示：