CAN总线技术在智能楼宇通信中的应用.pdf

### CAN总线技术在智能楼宇通信中的应用 #### 摘要 随着电子与计算机技术的飞速发展，人们对住宅小区智能化的关注日益增加。智能化小区的控制与管理系统通常由用户主机、楼道机以及小区管理中心三大部分构成。为了确保整个系统能够实现高效可靠的数据通信，本文提出了一种结合RS485、RS232以及CAN总线技术的智能小区控制与管理系统设计方案。 #### 1. 系统结构与工作原理 ##### 1.1 系统的各通信单元 - **RS485**: 用户主机作为终端设备，通过RS485总线与楼道机相连。这种连接方式支持多达256个节点的接入，并能在50kHz的传输速率下实现1200米的最大传输距离，有效降低了系统成本并确保了通信的可靠性。 - **CAN总线**: 每栋楼的楼道机通过CAN总线与小区管理中心建立通信连接。其中，小区管理中心作为主控节点，负责对各个楼道机进行巡查与控制。这种设计不仅提高了通信的可靠性，还具备良好的可扩展性。 - **RS232**: CAN总线通过RS232接口与小区管理中心的上位机进行通信。通过这种方式，CAN总线上的信息能够被中心控制单元接收，并通过MAX232电平转换芯片传输至上位机，以便管理人员进行操作。 ##### 1.2 系统工作原理 - 在户内安防状态正常时，用户主机定时读取水、电、煤气等计量表的数据，并将其存储在外置存储器中。当小区管理中心需要抄表时，可以通过发送抄表命令至CAN总线，进而传达至相应楼道机，最终到达用户主机。 - 当安防出现异常情况时，用户主机将触发报警机制，包括响警笛、拨打预设电话等，并通过CAN总线将报警信息发送至小区管理中心，以供进一步处理。 #### 2. CAN总线技术特点及其优势 CAN总线采用双线串行通信模式，具有以下显著优势： - **高通信速率**: 最高可达1Mbps的通信速率。 - **长通信距离**: 最大通信距离可达到10公里。 - **优先级与仲裁功能**: 支持多达110个单片微处理器通过CAN控制器接入总线，形成多主机局部网络，并通过优先级和仲裁机制保证数据传输的有序性。 - **强大的检错功能**: 即使在高噪声环境下也能保证通信质量。 - **优秀的可扩展性**: CAN节点可以随时接入总线，仅需对中心控制器软件进行简单修改即可。 #### 3. CAN节点硬件结构 系统中的每个CAN节点主要由以下组件构成： - **单片机**: 负责I/O口控制及信息处理。 - **CAN控制器(SJA1000)**: 控制CAN信息的接收及发送。 - **高速光电隔离器(6N137)**: 用于隔离CAN控制器与CAN收发器之间的干扰。 - **CAN收发器(TJA1050)**: 增强系统的驱动能力。 #### 4. CAN节点通信软件设计 - **初始化**: 包括设置CAN控制器的工作模式、波特率、中断等参数。 - **数据发送**: 根据设定的通信协议，将待发送的数据打包成CAN消息帧。 - **数据接收**: 通过中断或查询方式接收CAN总线上的数据，并进行相应的处理。 #### 结论 通过引入CAN总线技术，智能小区控制与管理系统实现了高可靠性、快速响应以及良好的可扩展性。该方案综合考虑了成本、可靠性、传输速率等因素，成功解决了传统通信方式存在的问题，为未来智能小区的发展提供了有力的技术支撑。