基于CAN總線智能窗戶系統的設計實現

2．2系統的硬件選取

在本系統中，總線控制器和收發器分別采用Philip公司的P8xC592和PCA83C250。P8xC592單片機是用COMS工藝制造的具有CAN功能的8位單片機其指令集與80C51完全兼容，這樣就有利于編程。PCA83C250是CAN控制器與物理總線的接口，可以提供對總線的差動發送和接收功能。在此特別注意 P8xC592單片機是一種集成CAN控制器的高性能微處理器，所以在該系統中，P8xC592不僅僅要與CAN相連接，同時還要對各個窗戶子系統進行控制。

同時傳輸介質只要使用雙鉸線，在短距離(40m)條件下就具有高速(1Mbit/s)數據傳輸能力，而在最大距離10000m時具有低速(5kbits/s)傳輸能力。而主控制器采用的是性價比高，結構簡單，便于編程的89S51單片機，主要用于對CAN控制器P8xC592及其串口RS232初始化，并通過對CAN控制器8xC592及其串口RS232的控制操作實現現場CAN總線與管理層PC機的數據交換等通信任務。

3 用戶通信協議設計

3.1 通信協議

這里采用的是CAN2.0A標準,該協議最大的優點是廢除了傳統的站地址編碼,因此CAN沒有節點地址的概念,代之以通信數據塊進行編碼,支持以數據為中心的通信模式.當窗戶節點不同時,只需要在總線上增減控制器的節點數,并對相應的數據幀進行適當的修改. CAN上的節點數主要取決于總線驅動線路,當采用PCA82C250時,最多可達110個。

3.2 數據幀

數據幀如圖2所示,包括七個部分:幀起始,仲裁場,控制場,數據場,CRC序列,ACK場,幀結束.仲裁場包括有報文標識符(11位)和遠程發送申請位(RTR)；控制場由六位組成，如圖3所示，后四位位數據長度碼，代表數據場字節數，這里設為02H；傳輸信號每一幀數據長度為16位，高字節用D8到D15八位編碼表示節點在大樓的位置，低字節設為控制字，控制字各位均為高電平有效。如下圖4所示，例如：數據場為0801H，表示8號窗戶節點要求托管；0802H表示8號窗戶節點處于開啟狀態，0804H表示8號窗戶處于關閉狀態，0808H表示8號窗戶要執行開窗指令，080F H表示8號窗戶要執行關窗指令。對于上位機和下層的各個節點來說，它們需要發送的數據幀信息是不同的。

圖 4 數據場組成

3.3 多主廣播方式

總線空閑時，任意節點均可發送數據，其它節點都可接收總線上的數據，CAN只需通過報文濾波就可以實現點對點，一點對多點及全局廣播等傳收方式，無須專門調度。這里用接受碼寄存器，接收碼屏蔽寄存器實現報文濾波，使上位機收總線上的一切信息，而層站控制器只接受上位機的CAN控制器發出的信號，并且使不同的節點可以同時接受上位機CAN控制器發出的數據。這點非常有用，采用廣播方式，可極大地節省傳輸時間，提高傳輸速率，增強系統地實時性和可靠性。