1、基于CAN總線的電梯群控系統(tǒng)的通訊接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)         一、引言     目前對(duì)于電梯群控系統(tǒng)通訊方式而言，占主導(dǎo)地位的是主從結(jié)構(gòu)的BITBUS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的串行通訊，它采用RS-485總線, 通訊方式為命令、響應(yīng)方式。主機(jī)定時(shí)向各子控制器發(fā)出查詢信號(hào),再由各子控制器匯報(bào)各自狀態(tài)。但它存在以下不足： 數(shù)據(jù)傳輸效率低, 而且主控制器異常繁忙； 靈活性差，因?yàn)楫?dāng)子控制器出現(xiàn)異常時(shí),數(shù)據(jù)將不能立即上傳,必須等待主控制器下發(fā)命令； 一旦主機(jī)出現(xiàn)故障,整個(gè)系統(tǒng)將癱瘓。上述幾個(gè)問題 對(duì)于實(shí)時(shí)性和安全性

2、要求都很高的電梯控制系統(tǒng)來說是致命的，基于上述原因，我們提出了基于CAN總線的電梯群控系統(tǒng)。     二、CAN Bus的特征     具有多主結(jié)構(gòu)的CAN Bus（Controller Area Network Bus）總線網(wǎng)絡(luò)與BITBUS網(wǎng)絡(luò)有著本質(zhì)的不同。CAN即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，是一種新型的總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：    采用多主方式工作, 網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可以在任何時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息, 同時(shí)還可接收總線上的信息，通訊方式靈活, 且不分主從,從而解決了RS-485中從節(jié)點(diǎn)無

3、法主動(dòng)與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)的問題，使系統(tǒng)具有很大的靈活性；     CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可分成不同的優(yōu)先級(jí), 以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送信息時(shí), 優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)退出發(fā)送, 而最高優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù), 大大節(jié)省總線沖突仲裁時(shí)間, 增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性，更重要的是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓；    CAN的直接通信距離最大可達(dá)10km(對(duì)應(yīng)速率5kbps以下)，CAN的通信速率最高可達(dá)1Mbps(對(duì)應(yīng)傳輸距離40 m)。CAN采用短幀傳送,每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè), 傳輸時(shí)間短,

4、 受干擾概率低, 且具有極高的檢錯(cuò)功能；    CAN的每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施,保證數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。     三、系統(tǒng)組成及通訊接口電路設(shè)計(jì)      基于CAN總線的電梯群控系統(tǒng)的控制部分由電梯主控制器、轎廂控制器、樓層控制器（多套）、群控器組成，通過CAN Bus接口連接成一個(gè)完整的通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳輸各運(yùn)行參數(shù)、控制命令。電梯控制系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)如圖1所示： 圖1 電梯群控系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)    電梯主控制器通過節(jié)點(diǎn)接口電路與CAN總線

5、連接，它是電梯控制系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)控制轎廂位置和運(yùn)行, 處理各子節(jié)點(diǎn)發(fā)回的各種信號(hào), 產(chǎn)生各種控制信號(hào)(包括與拖動(dòng)系統(tǒng)的通訊信號(hào), 控制各接觸器的信號(hào)和發(fā)往各子節(jié)點(diǎn)的各種控制信號(hào)(子節(jié)點(diǎn)為：各樓層控制器、轎廂控制器等)。樓層控制器負(fù)責(zé)與主控制器通信，向上發(fā)送呼梯信號(hào)，并接收機(jī)房發(fā)回的下傳信號(hào)，完成呼梯信號(hào)記憶、消號(hào)、層樓及方向顯示功能。轎廂控制器的作用主要是將內(nèi)選信號(hào)傳至主控制器。     CAN Bus通訊接口是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)備的正確運(yùn)行與其密切相關(guān)。圖2給出了一個(gè)實(shí)際電梯控制系統(tǒng)的CAN Bus通訊單元電路圖。電路結(jié)構(gòu)為：   &

6、#160;  MCU（*P87C52X2）CAN控制器（SJA1000）CAN收發(fā)器（TJA1040T） 圖2 CAN Bus通訊單元電路圖    在上述電路結(jié)構(gòu)中，P87C52X2芯片是PHILIPS公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)80C51內(nèi)核單片機(jī)，包含8KB OTPROM、256B RAM、32個(gè)I/O口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、雙DPTR、1個(gè)UART口，可以工作在6CLK模式下，運(yùn)行速度可以是標(biāo)準(zhǔn)80C51的2倍。SJA1000芯片是一款獨(dú)立CAN控制器，由PHILIPS公司設(shè)計(jì)并生產(chǎn)，具有優(yōu)秀的EMI、EMC性能，適合用于工業(yè)環(huán)境中的控制器局域網(wǎng)絡(luò)。而且，S

7、JA1000是PCA82C200獨(dú)立CAN控制器的升級(jí)產(chǎn)品，在引腳、電氣上與PCA82C200控制器完全兼容，并具有更強(qiáng)功能的PeliCAN工作模式，主要由實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議部分和與微處理器接口部分電路組成，可完成CAN總線協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，支持CAN20A協(xié)議及CAN20B協(xié)議。     四、通訊軟件設(shè)計(jì)     CAN設(shè)計(jì)的三層結(jié)構(gòu)模型為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。網(wǎng)絡(luò)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能由CAN接口器件完成，包括硬件電路和通訊協(xié)議兩部分。CAN通訊協(xié)議規(guī)定了四種不同用處的網(wǎng)絡(luò)通訊幀，即數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤指示

8、幀和超頻幀。CAN通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，包括各種通訊幀的組織和發(fā)送，均是由集成在SJA1000通訊控制器中的電路實(shí)現(xiàn)的，因此系統(tǒng)的開發(fā)主要在應(yīng)用層軟件的設(shè)計(jì)上。應(yīng)用層軟件的核心部分是CPU與SJA1000通訊控制器之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送程序，即CPU把待發(fā)的數(shù)據(jù)發(fā)給SJA1000通訊控制器，再由SJA1000通訊控制器發(fā)到總線上；當(dāng)SJA1000通訊控制器從總線接收到數(shù)據(jù)后，CPU再把數(shù)據(jù)以走。首先，應(yīng)對(duì)SJA1000中的有關(guān)控制寄存器寫入控制字，進(jìn)行初始化。接著，CPU即可通過SJA1000接收/發(fā)送緩存區(qū)向物理總線接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用中斷方式實(shí)現(xiàn)CAN的通訊過程，其程序流程圖如圖3所示。圖3 程序流程圖    五、結(jié)論     基于CAN總線的電梯群控技術(shù)通過在實(shí)踐中的應(yīng)用檢驗(yàn)表明，它可以使整個(gè)控制系統(tǒng)的控制信號(hào)線數(shù)從數(shù)百根減少到幾根，極大地方便了電梯的安裝和維修，提高了電梯的運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。     參考文獻(xiàn)     1 余 華, 孫德寶. 智能大廈中的電梯群控系統(tǒng). 電工技術(shù)雜志，2002，（1）：3739。     2 鄔寬明. CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,1996