一種基于CAN總線的集散型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)

　　MCP2510的初始化包括設(shè)定可編程引腳功能、總線波特率以及接收過(guò)濾器與屏蔽器，以下主要介紹總線波特率以及接收過(guò)濾器與屏蔽器的初始化。

　　3.1波特率初始化

　　MCP2510內(nèi)含的波特率發(fā)生器由可編程預(yù)分頻器、固定2分頻器和位定時(shí)器級(jí)連而成，它使設(shè)計(jì)者可以方便地選擇所需要的任何波特率。在位定時(shí)器中，MCP2510將一個(gè)位周期依次分割為同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2等4個(gè)時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段的長(zhǎng)度都是輸入信號(hào)周期TQ的整數(shù)倍，其中同步段固定為1TQ，其余3個(gè)時(shí)間段的長(zhǎng)度都是可編程的。所謂波特率初始化，就是設(shè)置可編程預(yù)分頻器和位定時(shí)器各可編程時(shí)間段的值，使其滿足波特率的需要。

　　根據(jù)CAN技術(shù)協(xié)議，波特率為1Mbps時(shí)，通信距離為40m，波特率為5Kbps時(shí)，通信距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到10Km?？紤]到本文系統(tǒng)既可用作一個(gè)高層樓宇的火災(zāi)報(bào)警控制網(wǎng)絡(luò)，又可用作一個(gè)單位內(nèi)部多個(gè)倉(cāng)庫(kù)、車間等的火災(zāi)報(bào)警控制網(wǎng)絡(luò)，所以通信距離應(yīng)該在數(shù)千米以上，而所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，故可以選擇較低的波特率。在實(shí)際應(yīng)用中，筆者選擇波特率為8Kbps。

　　本文系統(tǒng)選擇12Mhz晶體振蕩器為MCP2510提供時(shí)鐘信號(hào)。根據(jù)位定時(shí)器中各個(gè)時(shí)間段的長(zhǎng)度必須滿足的約束條件，初始化傳播段寄存器PRSEG=3，相位緩沖段1寄存器PHSEG1=4，相位緩沖段2寄存器PHSEG2=4;然后初始化預(yù)分頻器BRP=49。從而可得總分頻系數(shù)為（49+1）×2×[1+（3+1）+（4+1）+（4+1）]=1500，最終獲得8Kbps的波特率。

3.2過(guò)濾器與屏蔽器初始化

　　MCP2510具有完善的總線爭(zhēng)用功能，可用于分布式系統(tǒng)，但是，在火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)中，因?yàn)榧袡C(jī)擔(dān)負(fù)著對(duì)區(qū)域機(jī)的監(jiān)管任務(wù)，所以本文系統(tǒng)采用了集中-分散控制方式，集中機(jī)不斷地巡回查詢區(qū)域機(jī)，在工作臺(tái)上隨時(shí)反映區(qū)域機(jī)工作的情況，為工作人員提供維護(hù)設(shè)備的依據(jù)。

　　MCP2510支持標(biāo)準(zhǔn)幀、擴(kuò)展幀和遠(yuǎn)程幀，數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度為0-8個(gè)字節(jié)。器件對(duì)CAN總線上的數(shù)據(jù)接收是通過(guò)2個(gè)接收緩沖器、6個(gè)接收過(guò)濾器和2個(gè)接收屏蔽器的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。CAN總線上的幀只有至少滿足一個(gè)接收過(guò)濾器的條件才可被接收。為了說(shuō)明過(guò)濾器與屏蔽器的初始化方法，這里首先介紹報(bào)文幀。本文系統(tǒng)只使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度為44+8n位，其中11位ID段在本文系統(tǒng)中被分為兩部分，高7位用來(lái)表示區(qū)域機(jī)的邏輯地址碼，整個(gè)系統(tǒng)允許接入的區(qū)域機(jī)最多為50個(gè)，低4位用來(lái)表示報(bào)文類型碼。集中機(jī)發(fā)送的報(bào)文幀如表1所示，區(qū)域機(jī)發(fā)送的報(bào)文幀如表2所示。8n位數(shù)據(jù)段可有可無(wú)，在表1中，只有選呼聯(lián)動(dòng)報(bào)文含有數(shù)據(jù)段，表示請(qǐng)求聯(lián)動(dòng)的設(shè)備號(hào)，在表2中，只有請(qǐng)求點(diǎn)名報(bào)文不含數(shù)據(jù)段，其余報(bào)文必須至少含有1個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，用來(lái)表示區(qū)域機(jī)的邏輯地址碼，其余數(shù)據(jù)用來(lái)表示故障、報(bào)警的探測(cè)器號(hào)和設(shè)備號(hào)，或區(qū)域機(jī)配置。

表1：集中機(jī)發(fā)送的報(bào)文幀

表2：區(qū)域機(jī)發(fā)送的報(bào)文幀

　　表1中的xxxxxx表示集中機(jī)要訪問(wèn)的區(qū)域機(jī)的邏輯地址碼。表1的報(bào)文是發(fā)送給區(qū)域機(jī)的，表2的報(bào)文是發(fā)送給集中機(jī)的，報(bào)文能否被接收，要由MCP2510的過(guò)濾器來(lái)決定，因此，初始化時(shí)，集中機(jī)按從上到下的順序?qū)⒈?中的數(shù)據(jù)依次寫入MCP2510的過(guò)濾器RXF1～RXF5，區(qū)域機(jī)在用本機(jī)的邏輯地址碼代替表1中的xxxxxx之后,也按從上到下的順序?qū)⒈?中的數(shù)據(jù)依次寫入MCP2510的過(guò)濾器RXF1～RXF5，未曾用到的過(guò)濾器RXF0被設(shè)置為全“1”，使其不接收總線上的任何有效報(bào)文。初始化時(shí)，在區(qū)域機(jī)方面，將2個(gè)接收屏蔽器都設(shè)置為全“1”，在集中機(jī)方面，將接收屏蔽器RXM1設(shè)置為全“1”，而將RXM0設(shè)置為10110111010B，表示除集中機(jī)的過(guò)濾器RXF1的SID9、SID6、SID2和SID0等4位外，過(guò)濾器的其余所有位都參與信息過(guò)濾，這是因?yàn)樯鲜?位與請(qǐng)求點(diǎn)名幀的ID碼在跳變位置上的隱性位相對(duì)應(yīng)，而請(qǐng)求點(diǎn)名幀容許多個(gè)區(qū)域機(jī)同時(shí)發(fā)送，從而由傳輸延遲引起的碼間串?dāng)_，很可能使這些位的狀態(tài)不確定。

4通信過(guò)程簡(jiǎn)介

　　集散型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的通信過(guò)程，也就是集中機(jī)對(duì)區(qū)域機(jī)循環(huán)進(jìn)行的點(diǎn)名和查詢過(guò)程。在點(diǎn)名階段，集中機(jī)發(fā)送廣播點(diǎn)名幀,區(qū)域機(jī)以請(qǐng)求點(diǎn)名幀響應(yīng)，若接收到未被登錄的區(qū)域機(jī)發(fā)出的請(qǐng)求點(diǎn)名幀，集中機(jī)進(jìn)行選呼點(diǎn)名，區(qū)域機(jī)以配置幀響應(yīng);在查詢階段，集中機(jī)反復(fù)判斷有無(wú)自檢請(qǐng)求，若有自檢請(qǐng)求，則對(duì)區(qū)域機(jī)逐個(gè)選呼自檢，區(qū)域機(jī)以配置幀響應(yīng)，自檢結(jié)束，繼續(xù)選呼查詢，區(qū)域機(jī)以正常幀、或故障幀，或報(bào)警幀響應(yīng)，在查詢中若接收到報(bào)警信號(hào)，再根據(jù)需要發(fā)送選呼聯(lián)動(dòng)幀，區(qū)域機(jī)以正常幀確認(rèn)。

5結(jié)束語(yǔ)

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，因?yàn)镸CP2510具有完善的現(xiàn)場(chǎng)總線管理機(jī)制和面向單片機(jī)的SPI接口，一方面簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，另一方面使節(jié)點(diǎn)控制器擺脫了對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的頻繁干預(yù)，從而大大提高了系統(tǒng)的整體性能，與采用RS232等其它串行通信技術(shù)的集散型系統(tǒng)相比較，本文提出的基于CAN總線的集散型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)具有較高的安全性、可靠性和實(shí)時(shí)性，可用于各種場(chǎng)合的火災(zāi)報(bào)警控制。