基于CAN的遠程下載技術開發(fā)及應用

摘要: 變制冷劑流量(VRV) 空調控制系統(tǒng)具有多傳感器、溫度數(shù)據(jù)具有時滯特性，維護程序代碼和功能調試非常困難，因而提出利用VRV 系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡和單片機的Bootloader 特性，開發(fā)基于CAN 總線的遠程下載功能。根據(jù)VRV 控制系統(tǒng)的應用需求，制訂了通訊協(xié)議，實現(xiàn)了包括單點、多點及廣播等多種遠程下載方式，并具有軟件復位、數(shù)據(jù)加解密、異常處理等新功能。該技術已經(jīng)應用于VRV 空調控制系統(tǒng)的開發(fā)調試，應用效果良好。

0 引 言

變制冷劑流量(Variable Refrigerant Volume, VRV)空調系統(tǒng)是一種網(wǎng)絡空調系統(tǒng)，由制冷劑管路網(wǎng)絡和通訊信息流網(wǎng)絡組成，并且一臺室外機通過配管和通訊總線連接多臺室內機，由在監(jiān)控室的監(jiān)控PC 機，監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。系統(tǒng)結構簡圖如圖1 所示。

VRV 空調系統(tǒng)結構簡圖

圖 1 VRV 空調系統(tǒng)結構簡圖

系統(tǒng)控制信息通過通信網(wǎng)絡傳輸，實現(xiàn)對制冷劑管路網(wǎng)絡中制冷劑流量的精確調配，可使系統(tǒng)具有控溫舒適可靠、節(jié)能環(huán)保、節(jié)省建筑空間等優(yōu)勢，近十幾年得到迅猛的普及。

通訊信息流網(wǎng)絡是VRV 系統(tǒng)的重要組成部分。下文為敘述方便，將監(jiān)控PC 機稱為主機端、室外機和室內機統(tǒng)稱為目標端。

由于每套系統(tǒng)都有多個參數(shù)需要傳感器實時檢測，并且溫度數(shù)據(jù)本身具有很大的時滯性，因而維護程序代碼和功能調試非常困難。本文提出一種利用VRV 的通信網(wǎng)絡和監(jiān)控PC機進行程序遠程下載的方法。

另外，VRV 空調系統(tǒng)的通信信息流網(wǎng)絡目前還沒有統(tǒng)一的總線標準，國際上各大廠家都是制定自己的總線標準，兼容性不夠。我們在系統(tǒng)設計VRV 控制系統(tǒng)時，經(jīng)多方比較，最后鑒于CAN 總線高安全性、故障自動退出等優(yōu)勢，選擇CAN 總線作為系統(tǒng)的通訊總線。

VRV 系統(tǒng)的室外機和室內機選一款支持CAN 模塊的Microchip公司的dsPIC33FJ 單片機作為主控制芯片。并且這款單片機本身支持Bootloader 功能，這為開發(fā)遠程下載，進而實現(xiàn)系統(tǒng)維護和程序更新提供了一種可能。

本文開發(fā)出一種基于 CAN 總線，支持單點、多點及廣播等多種方式的遠程下載的技術，并具有軟件復位、異常處理、數(shù)據(jù)加/解密等突出功能。這些功能極大方便了對VRV 空調控制系統(tǒng)的維護和應用，也為初期進行空系統(tǒng)的設計、開發(fā)、調試提供了一種極為便利的手段。

1 總體設計方案

1.1 遠程下載原理

目標端復位后，在一個指定的時間內，目標端都監(jiān)測與主機端相連的通訊總線是否有數(shù)據(jù)流活動。如果有，則跳轉到Bootloader 自舉程序，執(zhí)行Bootloader 自舉功能，將接收的數(shù)據(jù)，寫入目標端的用戶應用程序段，直到全部數(shù)據(jù)接收完成后，再跳轉到用戶應用程序段，執(zhí)行剛接收到的新代碼，實現(xiàn)用戶應用程序的更新。如果超過時限，都沒有監(jiān)測到該總線上有數(shù)據(jù)流活動，則直接跳轉到用戶應用程序段，執(zhí)行原有的程序功能。

在此一共有三段程序：

⑴目標端的自舉程序和用戶應用程序。這兩個程序都是基于MAPLAB IDE 工具開發(fā)。

⑵主機端程序。這個程序是用Visual Studio C++開發(fā)，只有主機端程序才能主動發(fā)起與目標端自舉程序間的通信。

整個通訊過程如圖2 所示，其中：

(1)主機端程序讀取和解析MAPLAB IDE 編譯器生成的用戶應用程序，并組織數(shù)據(jù)。

(2)通過CAN 總線將解析、重組后的數(shù)據(jù)傳輸給目標端器件。

(3)目標端自舉程序(Bootloader)，將收到的數(shù)據(jù)加載到目標端器件相應的FALSH 段上。

通訊過程示意圖

圖 2 通訊過程示意圖