基于CAN總線的電梯外呼系統方案設計

隨著現代社會的發展，科學技術的進步，出現了眾多高層建筑和智能建筑。電梯，作為高層建筑內部一種重要的交通工具，其應用規模日益擴大。而作為電梯系統中必不可少的一部分，電梯召喚顯示板(簡稱電梯外呼板)的應用也隨之劇增。

電梯外呼板應用于每層樓的電梯門外，供乘客及電梯維保人員使用。電梯外呼板將乘客及維保人員的需求信息通過CAN總線傳達給電梯主板，電梯主板接收信息并執行相應的操作。同時，電梯主板將電梯的實時運行信息通過CAN總線傳遞給電梯外呼板，通過外呼板LED顯示出來，供乘客參閱。

AVR單片機具有高可靠性、功能強、高速度、低功耗和低價位的特點，本系統選用了高檔ATmega列AVR單片機ATmegal6。它具有先進的RI- SC結構，具有16 kB的系統內可編程Flash，512 B的EEPROM，1 kB的片內SRAM。同時，芯片具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器，通過改變熔絲位可以設置片內晶振的振蕩周期，這樣可以省去外圍的看門狗電路和晶振電路的設計。

1 電梯外呼板系統硬件結構

電梯外呼板的硬件電路主要由乘客按鍵模塊、指示燈控制模塊、LED模塊、CAN通信電路以及電源模塊構成，如圖1所示。

1.1 CAN通信模塊

1.1.1 CAN的技術特點

CAN是一種多主總線，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，具有物理層、數據鏈路層和應用層等3層協議，其通信速率可達1 Mb/s。CAN總線專用接口芯片中以固件形式集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層2層功能，完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環冗余校驗、優先級判別等多項工作。它具有以下特點：

1)廢除傳統的站地址編碼，代之以對通信數據塊進行編碼，可以多主方式工作;

2)采用非破壞性仲裁技術，當2個節點同時向網絡上傳送數據時，優先級低的節點主動停止數據發送，而優先級高的節點可不受影響繼續傳輸數據，有效避免了總線沖突;

3)采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個，數據傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發送的時間短;

4)每幀數據都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數據傳輸的高可靠性，適于在高干擾環境下使用;

5)節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷其與總線的聯系，以使總線上其他操作不受影響;

6)可以點對點，一對多及廣播集中方式傳送和接收數據。

基于以上特點，在本設計中將電梯主板節點的優先級設為最高，而其他電梯外呼板的優先級次之，電梯主板可以接收任何電梯外呼板的數據，而電梯外呼板只能接收電梯主板的數據。電梯主板可以發送廣播信息(例如樓層運行的信息)，也可以發送點對點信息(例如針對某層的指示燈控制信息)。

1.1.2 CAN的硬件實現

CAN控制器采用MicroChip公司的MCP2510，該器件使用SPI接口與MCU通信。只需4條總線就可以實現與MCU的通信，但為了具有更好的實時性，一般采用中斷方式與MCU進行通信，因此還需要一個中斷信號總線用來通知MCU接收從CAN總線上發來的數據。CAN的接口器件采用TJ-Al050，該器件是CAN控制器與物理總線之間的接口器件。

在CAN模塊電路中，如圖2所示，ATmegal6的SS，MOSI，MISO，SCK，INT分別與MCP2510的，SI，SO，SCK，相連接。為了進一步提高CAN總線節點的抗干擾能力，MCP2510的TXCAN和RXCAN通過光耦6N137分別與TJAl050的TXD和RXD相連接。

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