CN102137310A

CN102137310A - 分布式实时控制的楼宇对讲系统

Info

Publication number: CN102137310A
Application number: CN2011100620180A
Authority: CN
Inventors: 崔莉莉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2011-07-27

Abstract

本发明公开一种分布式实时控制的楼宇对讲系统，该系统包括主网络和子网络，系统中的每个CAN总线智能节点都配有一个楼内子网络，子网络采用RS-485总线进行联网，所述CAN总线智能节点负责楼内子网络与CAN总线楼外主网络之间的数据交换，同时还要负责音、视频信道的切换；所述CAN总线智能节点采用微处理器DSP内嵌ECAN模块，所述ECAN模块对信息的接收和发送是基于邮箱的，每个消息可以配置成发送或接收邮箱。本发明采用分级分布式控制原理，将DSP的高速性与CAN总线通信的高可靠性、实时性及可维护性有效的结合起来，其工作可靠、抗干扰性好，完全能够满足工程应用中的需要。

Description

分布式实时控制的楼宇对讲系统

技术领域

本发明涉及一种智能社区技术领域的对讲系统，具体地说，涉及的是一种分布式实时控制的楼宇对讲系统。

背景技术

近年来，由于网络技术的发展，楼宇智能化已经在各大小仪器仪表用户区悄然兴起。最初的智能小区是按功能来划分的，包括楼宇对讲、监视监控、周界防范等，各个系统相对独立。室内只有简单的防区报警，系统在联网技术较好的情况下报警只能报到管理中心，无法实现真正的远程监控。随着向世界安防领域的逐渐靠拢，我们对小区智能的观念逐渐明晰。真正的智能社区应该是能实现家居智能、小区内部安防和管理、远程智能的小区。从技术层面讲，没有网络的存在，小区智能也无从谈起。很多小区对于联网还停留在非常简单的技术层面之上，其主要原因是联网只停留在技术门槛较低的485联网基础之上，所以只能实现简单的可视对讲。在不考虑让系统上到广域的INTERNET的情况下，小区智能联网使用CAN总线是较好的选择。

经对文献的检索，发现中国实用新型专利：一种视频切换器，申请号：200520088638.1，申请日：2005-11-02，该专利自述为：“一种视频切换器,主要解决小区可视楼宇对讲系统中视频的布线，它包括CAN总线接口电路、单片微处理器、视频切换电路及拨码端子电路，各部分电路均与单片微处理器连接；CAN总线接口电路还与网络中其他设备包括总门口机、门口机相连接，视频切换电路将各个不同的片区信号相互导通，给需要有视频信号传输的两条线之间提供视频通路，拨码端子电路直接和单片机连接用来设置视频切换器的编号。该视频切换器和现有视频分配器配合使用，实现对视频端子的级联，从而能够适应更大的小区视频联网，简化视频布线。”该专利技术虽然提出了一种基于CAN总线的视频切换器，但是还没能达到高可靠性、实时性及可维护性等工程应用中的需要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种分布式实时控制的楼宇对讲系统，整个系统采用分级分布式控制原理，将DSP的高速性与CAN总线通信的高可靠性、实时性及可维护性有效的结合起来，其工作可靠、抗干扰性好，完全能够满足工程应用中的需要。

为实现上述的目的，本发明所述的分布式实时控制的楼宇对讲系统，该系统包括主网络和子网络，系统中的每个CAN总线智能节点都配有一个楼内子网络，为节省成本，子网络一般采用RS-485总线进行联网。CAN智能节点不仅需要负责楼内子网络与CAN总线楼外主网络之间的数据交换，同时还要负责音、视频信道的切换。

所述 CAN总线智能节点采用微处理器DSP内嵌ECAN模块，所述ECAN模块对信息的接收和发送是基于邮箱的，共有32个消息邮箱，每个消息可以配置成发送或接收邮箱。ECAN消息控制器具有定时邮递功能，它包括定时邮递计数器和所有接收或发送消息的定时标志。当在定时周期内没有接收或发送消息时，将产生一个超时中断。

所述CAN总线智能节点，其中CAN总线采用多主方式工作，其控制系统由计算机和智能节点组成。系统最大的特点是所有的节点（包括上位PC机）都能以平等的地位挂接在总线上。一个ECAN总线节点至少包括三个部分：负责节点任务控制的微处理器、ECAN总线控制器以及ECAN总线收发器。智能节点通过节点电路中的微处理器对ECAN控制器编程设置工作方式、ID地址、波特率等参数。

所述微处理器连接CPLD（复杂可编程逻辑器件），系统将实时监控和采集的数据由ECAN总线传送到总控制室的上位机模块显示出来，CPLD（复杂可编程逻辑器件）来实现微处理器对其他外围芯片，如液晶显示器和键盘等的地址译码、扩展I/O口等。

所述ECAN控制器由微处理器内嵌，通过一条串行数据输出线TXA和一条串行数据输入线RXA连接到收发器。ECAN收发器是CAN协议控制器和物理总线之间的接口，通过它的两个有差动接收和发送能力的总线终端CANH和CANL连接到总线线路，可以为总线提供不同的发送性能，为ECAN控制器提供不同的接收性能。

考虑到实际应用的工作环境恶劣，为了进一步提高抗干扰能力，在两个CAN器件之间使用了由高速光电隔离器件构成的隔离电路。

本发明结构简单，基于DSP及ECAN总线的分布式实时控制是工业领域的两个重要发展方向，本发明整个系统采用分级分布式控制原理，将DSP的高速性与CAN总线通信的高可靠性、实时性及可维护性有效的结合起来，具有很高的使用价值和应用前景。本发明设计的系统工作可靠、抗干扰性好，完全能够满足工程应用中的需要。

附图说明

图1为本发明实施例中CAN总线智能节点硬件结构示意图。

图2为本发明实施例中ECAN智能节点的软件设计流程图。

图3为本发明实施例中ECAN邮箱发送消息的流程图。

图4为本发明实施例中ECAN的信息接收的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。

本发明提供一种楼宇对讲系统，整个系统采用分级分布式控制原理，将众多功能有机地结合在一起。整个系统有两级控制，分为主网络控制和子网络控制。系统中的每个CAN总线智能节点都配有一个楼内子网络，为节省成本，子网络一般采用RS-485总线进行联网。CAN智能节点不仅需要负责楼内子网络与CAN总线楼外主网络之间的数据交换，同时还要负责音、视频信道的切换。

以下对本实施例各部件功能和选型详细的进行说明：

1、CAN总线智能节点

当前有许多微处理器将CAN控制器嵌入到系统之中，成为片上的微处理器，TI公司推出的TMS320F2812就是其中之一。该款微处理器具有32位的高级CAN控制器，同时支持11位和29位的标识码，并为CPU提供了完整的CAN协议。另外它完全兼容CAN2.OA和CAN2. OB协议，可以在外界干扰的环境中串行的与其它控制器进行通信。

ECAN模块较其它控制器具有如下一些增强特性：

1)对信息的接收和发送是基于邮箱的，共有32个消息邮箱，每个消息可以配置成发送或接收邮箱。

2) ECAN消息控制器具有定时邮递功能，它包括定时邮递计数器和所有接收或发送消息的定时标志。当在定时周期内没有接收或发送消息时，将产生一个超时中断。

以上这些增强特性使得TMS320F2812进行ECAN通信时传输更加方便。

CAN总线采用多主方式工作，其控制系统由计算机和智能节点组成。系统最大的特点是所有的节点（包括上位PC机）都能以平等的地位挂接在总线上。一个ECAN总线节点至少包括三个部分：负责节点任务控制的微处理器、ECAN总线控制器以及ECAN总线收发器。硬件结构如图l所示。智能节点通过节点电路中的微处理器对ECAN控制器编程设置工作方式、ID地址、波特率等参数。

1)微处理器采用TI司推出TMS320F2812 DSP。系统将实时监控和采集的数据由ECAN总线传送到总控制室的上位机模块显示出来。为了提高系统的实时性和信号处理能力，在硬件设计上采用CPLD来实现DSP对其他外围芯片，如液晶显示器和键盘等的地址译码、扩展I/O口等。

2) ECAN控制器由DSP内嵌，通过一条串行数据输出线TXA和一条串行数据输入线RXA连接到收发器。

3) ECAN收发器采用高速收发器TJA1050。它是CAN协议控制器和物理总线之间的接口。通过它的两个有差动接收和发送能力的总线终端CANH和CANL连接到总线线路，可以为总线提供不同的发送性能，为ECAN控制器提供不同的接收性能。

4)考虑到实际应用的工作环境恶劣，为了进一步提高抗干扰能力，在两个CAN器件之间使用了由高速光电隔离器件6N137构成的隔离电路。

CAN总线智能节点的软件设计程序是在TI司提供的开发工具CCS3.1上利用C语言开发而成的，其流程如图2所示。

ECAN模块在使用之前必须进行初始化，并且只有ECAN模块工作在初始化模式下才能进行初始化。首先将主控制寄存器的改变配置请求位CCR( CANMC．12)置“l”，且CANES的改变配置使能位CCE( CANES.4)也必须为“l”时才能正式进入配置模式，然后就可以对位定时器配置寄存器进行操作了。要返回工作模式，必须将CCE和CCR依次成功清“0”。

ECAN控制器经过初始化设置后即可进入正常的工作模式进行数据的发送和接收。

ECAN要发送信息，首先须将某个邮箱配置成发送邮箱，写邮箱标识符寄存器和消息控制寄存器。然后使能该邮箱，将发送请求置位寄存器(CANTRS)相应的位置“l”，ECAN就将该邮箱中的数据发送到总线上。消息控制寄存器中的TPL用来设定消息发送的优先级，数字越大，优先级越高。当多个邮箱需要向总线发送消息时，虽然同时将发送请求寄存器CANTRS相应的位置“1”，但优先级高的邮箱先将消息发送；如果邮箱的优先级相同，则邮箱号数大的，先发送。以1号邮箱为例，其发送消息的流程如图3所示。对于ECAN，如果邮箱需要发送另一条信息，就需要将邮箱的RAM更新。一般只需要更新数据场，即重新写MDL和MDH中的内容。更新数据时，须将CANMC中的CDR位置“1”，并在MBNR处写入需要更新数据的邮箱号，就可以写入新的数据了。之后，将CDR清“0”，使能该邮箱就可以按正常步骤发送信息了。

ECAN在接收总线上的信息时，可以采用查询方式或者中断方式。这里仅讨论中断方式。ECAN要接收信息时，相应的邮箱需要配置成接收邮箱，然后设定信息标识符寄存器( MID)、局部接收屏蔽寄存器(LAM)、覆盖保护寄存器(CAN-OPC)的相应位。当ECAN邮箱接收到信息时，就会产生相应的中断，继而CPU判断是哪个邮箱接收到信息，然后读取邮箱里的数据。以9号邮箱为例，ECAN的信息接收的流程如图4所示。

由以上的实施例可以看出，将DSP的高速性与CAN总线通信的高可靠性、实时性及可维护性有效的结合起来，具有很高的使用价值和应用前景，实践证明其工作可靠、抗干扰性好，完全能够满足工程应用中的需要。

Claims

1.一种分布式实时控制的楼宇对讲系统，其特征在于该系统包括主网络和子网络，系统中的每个CAN总线智能节点都配有一个楼内子网络，子网络采用RS-485总线进行联网，所述CAN总线智能节点负责楼内子网络与CAN总线楼外主网络之间的数据交换，同时还要负责音、视频信道的切换；所述CAN总线智能节点采用微处理器内嵌ECAN模块，所述ECAN模块对信息的接收和发送是基于邮箱的，每个消息可以配置成发送或接收邮箱。

2.根据权利要求1所述的分布式实时控制的楼宇对讲系统，其特征在于：所述微处理器连接CPLD，系统将实时监控和采集的数据由ECAN总线传送到总控制室的上位机模块显示出来，CPLD来实现微处理器对其他外围芯片的地址译码、扩展I/O口。

3.根据权利要求1所述的分布式实时控制的楼宇对讲系统，其特征在于：所述ECAN模块设有消息控制器，所述消息控制器具有定时邮递功能，它包括定时邮递计数器和所有接收或发送消息的定时标志，当在定时周期内没有接收或发送消息时，将产生一个超时中断。

4.根据权利要求1所述的分布式实时控制的楼宇对讲系统，其特征在于：所述CAN总线智能节点，其中CAN总线采用多主方式工作，其控制系统由计算机和智能节点组成，所有的节点都能以平等的地位挂接在总线上；一个ECAN总线节点至少包括三个部分：负责节点任务控制的微处理器、ECAN总线控制器以及ECAN总线收发器；智能节点通过节点电路中的微处理器对ECAN控制器编程设置工作方式、ID地址、波特率等参数。

5.根据权利要求4所述的分布式实时控制的楼宇对讲系统，其特征在于：所述ECAN控制器由微处理器内嵌，通过一条串行数据输出线TXA和一条串行数据输入线RXA连接到收发器。

6.根据权利要求4所述的分布式实时控制的楼宇对讲系统，其特征在于：所述ECAN收发器是CAN协议控制器和物理总线之间的接口，通过它的两个有差动接收和发送能力的总线终端CANH和CANL连接到总线线路，为总线提供不同的发送性能，为ECAN控制器提供不同的接收性能。

7.根据权利要求1所述的分布式实时控制的楼宇对讲系统，其特征在于：在两个所述CAN器件之间设置有由高速光电隔离器件构成的隔离电路。

8.根据权利要求1所述的分布式实时控制的楼宇对讲系统，其特征在于：所述ECAN模块在使用之前必须进行初始化，并且只有ECAN模块工作在初始化模式下才能进行初始化。