嵌入式系統(tǒng)在智能電梯中的應用

 嵌入式微處理器為核心控制器的嵌入式系統(tǒng)應用于電梯控制系統(tǒng)，具有很大的優(yōu)越性：可以實現(xiàn)無觸點邏輯線路，提高系統(tǒng)可靠性；編程控制程序靈活性大，可以適應不同功能要求；可以實現(xiàn)故障顯示，使得維修方便；使得電梯控制系統(tǒng)體積減小，成本降低，節(jié)省能源；可以減少控制裝置的占地面積。
　　電梯控制系統(tǒng)及主控制器的設(shè)計
　　 傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)各樓層與控制器之間采用以PLC為控制核心的點對點的連接方式，每個呼叫器都有一套數(shù)據(jù)線與主控器相連，當電梯樓層數(shù)比較多時，系統(tǒng)就會有大量的數(shù)據(jù)線需要連接，使得電梯的安裝、維護比較麻煩。特別是不同樓層數(shù)的控制系統(tǒng)需要有相應輸入輸出點數(shù)的主控制器相匹配，通用性差。
　　 以嵌入式微處理器為核心控制器的嵌入式系統(tǒng)作為計算機應用的一個嶄新領(lǐng)域，在工業(yè)控制中已得到廣泛應用，應用于電梯控制系統(tǒng)，具有很大的優(yōu)越性：可以實現(xiàn)無觸點邏輯線路，提高系統(tǒng)可靠性；編程控制程序靈活性大，可以適應不同功能要求；可以實現(xiàn)故障顯示，使得維修方便；使得電梯控制系統(tǒng)體積減小，成本降低，節(jié)省能源；可以減少控制裝置的占地面積。
　　 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。圖中主控制器是電梯控制系統(tǒng)的主要部分，負責整個電梯的運行控制。主控制器不僅要完成復雜的邏輯控制，還要實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理、安全監(jiān)測及實時響應的功能。根據(jù)主控制器這一特點，本文提出了一種新型、高效的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)DSP+CPLD。由于DSP具有數(shù)據(jù)處理速度快，工作穩(wěn)定等特性，在設(shè)計中主要用來完成數(shù)據(jù)的實時處理、運算和響應，輸入／輸出（I/O）信號的處理，電源監(jiān)控及數(shù)據(jù)保存。在設(shè)計中采用CPLD可以增強DSP訪問外圍設(shè)備的能力，實現(xiàn)可編程I/O口的擴展、片內(nèi)時序邏輯電路和組合邏輯電路設(shè)計、輸入緩沖、輸出驅(qū)動及產(chǎn)生其他器件的片選信號。CPLD通過片內(nèi)可編程數(shù)據(jù)交換邏輯模塊發(fā)送輸入端口狀態(tài)信息到DSP，接受DSP發(fā)出的控制信息，對于系統(tǒng)中部分輸入、輸出邏輯關(guān)系直接在CPLD中由可編程邏輯處理模塊完成。電梯主控制器結(jié)構(gòu)如圖2。
　　
　　
　　
　　
　　 DSP在系統(tǒng)中主要完成以下功能：①通過控制器局域網(wǎng)CAN總線與其他電梯轎廂控制器、呼梯控制器等進行數(shù)據(jù)通信。②通過DSP事件管理器模塊（EVB）的正交編碼電路連接光電編碼器以獲得電梯轎廂的位置和速率等信息。③通過多功能通用輸入／輸出（I/O）口對開關(guān)量輸入／輸出信號進行控制。④通過串行通信接口（SCI），采用RS-485或RS-232，總線方式與上位機通信及電梯狀態(tài)顯示。⑤通過10位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ADC）采集電梯運行狀態(tài)的模擬量信息，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信息，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果保存在存儲器中。
　　 DSP對信息進行轉(zhuǎn)換、運算、處理后，將狀態(tài)信息發(fā)送到通信總線上，傳送給其他微處理器，將控制信號傳送至CPLD，由CPLD進行邏輯處理，使控制對象產(chǎn)生相應的動作。嵌入式系統(tǒng)在電梯系統(tǒng)主控制器中的應用
　　 隨著以嵌入式處理器為核心的智能電梯控制系統(tǒng)的飛速發(fā)展和普及，對電梯控制系統(tǒng)的主控制器在功能、實時性、可靠性和軟件編程的靈活性提出了更多、更高的要求。考慮到這些情況，有必要在電梯控制系統(tǒng)中引入嵌入式實時操作系統(tǒng)為軟件開發(fā)平臺。例如可以選用源碼公開、成熟的_/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)。
　　 在電梯控制系統(tǒng)中使用嵌入式實時操作系統(tǒng)_/OS-Ⅱ，可以將應用程序分解成多任務(wù)，簡化了應用系統(tǒng)軟件的設(shè)計。使得電梯控制系統(tǒng)的實時性得到保證，而且良好的多任務(wù)設(shè)計，有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。電梯控制系統(tǒng)主程序流程圖如圖3。
　　
　　
　　 電梯控制系統(tǒng)中斷模塊包括兩部分：定時器模塊和CAN總線數(shù)據(jù)接收模