1 引言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)智能建筑的功能、環(huán)境和管理水平提出了更高的要求。賓館、酒店的客房控制和管理作為智能建筑樓宇自控系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，其發(fā)展方向是更加安全、舒適、高效、便利和節(jié)能。賓館、酒店的客房控制和管理具有分散控制和集中管理的特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)涉及對(duì)象繁多，且分布在不同位置，控制要求也各不相同。如果采用傳統(tǒng)的一對(duì)一接線，則建筑物內(nèi)的布線復(fù)雜、維修困難，系統(tǒng)成本高、可靠性低、可擴(kuò)展性差。因此，現(xiàn)代智能建筑樓宇自控系統(tǒng)廣泛采用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

　　本文結(jié)合賓館、酒店的客房控制和管理實(shí)例，介紹了基于CAN總線的客房通信控制器的設(shè)計(jì)

　　2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　客房控制和管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)包括三層：現(xiàn)場(chǎng)控制層、監(jiān)控層和管理層。現(xiàn)場(chǎng)控制層主要是賓館內(nèi)的各客房控制器或其它控制設(shè)備；以一個(gè)客房節(jié)點(diǎn)為例，每個(gè)客房控制器可對(duì)客房?jī)?nèi)部的空調(diào)、燈、背景音樂(lè)、門鈴、報(bào)警等各種設(shè)備進(jìn)行控制，還可接收客戶的需求信息，并將信息上傳給監(jiān)控層的通信控制器。監(jiān)控層通信控制器的主要任務(wù)是過(guò)濾信息量，并將信息上傳給管理層，同時(shí)接收管理層的控制指令，對(duì)記錄數(shù)據(jù)和各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作。各樓層的中繼器則可增加節(jié)點(diǎn)的最大數(shù)目，擴(kuò)大通信距離。管理層主要由中央服務(wù)器、總臺(tái)PC、工程部PC、服務(wù)中心PC等組成，主要用于信息的綜合管理與控制，具有匯總各個(gè)節(jié)點(diǎn)上傳信息、綜合決策、數(shù)據(jù)查詢及處理、故障診斷、通信管理等功能。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

　　由于現(xiàn)場(chǎng)控制層具有節(jié)點(diǎn)多、分布廣的特點(diǎn)，其通信系統(tǒng)應(yīng)具有良好的可靠性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和簡(jiǎn)單的連接方式，并能滿足長(zhǎng)距離傳輸和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方便的需要。因此，現(xiàn)場(chǎng)控制層采用了使用簡(jiǎn)單靈活、可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)且成本低的CAN總線。管理層的中央服務(wù)器PC、總臺(tái)PC、服務(wù)中心PC等相互之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信。而監(jiān)控層的CAN通信控制器則提供管理層中央服務(wù)器PC與現(xiàn)場(chǎng)控制層CAN總線的接口，即把中央服務(wù)器PC的數(shù)據(jù)和命令傳送給指定的CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)將各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸給中央服務(wù)器PC以做進(jìn)一步處理。 

　　3 硬件電路結(jié)構(gòu)

　　CAN總線通信控制器的硬件電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要包括主控制器、時(shí)鐘保持電路、非易失性EEPROM存儲(chǔ)器、CAN總線接口電路和RS232接口電路。主控制器采用性價(jià)比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于編程的AT89C51單片機(jī)，主要用于對(duì)CAN控制器SJA1000 及RS232串口的初始化，并通過(guò)對(duì)CAN控制器SJA1000 及RS232串口的控制操作實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)CAN總線與管理層中央服務(wù)器PC的數(shù)據(jù)交換等通信任務(wù)。CAN總線接口電路主要由CAN通信控制器SJA1000、高速光耦6N137和CAN總線驅(qū)動(dòng)器82C250組成。SJA1000作為CAN總線協(xié)議轉(zhuǎn)換的控制器，它內(nèi)建BASIC CAN協(xié)議，并提供對(duì)CAN2.0B協(xié)議的支持。通過(guò)對(duì)片內(nèi)寄存器的讀、寫操作，主控制器單片機(jī)能夠設(shè)置CAN總線通信模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。

　　SJA1000在邏輯上實(shí)現(xiàn)了傳輸數(shù)據(jù)的編碼和解碼，若要與物理線路連接，還必須借助總線驅(qū)動(dòng)器82C250，以增強(qiáng)CAN總線的差動(dòng)發(fā)送和接收驅(qū)動(dòng)能力。為了增強(qiáng)CAN 總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，防止線路間串?dāng)_，SJA1000 的TX0 和RXO 并不是直接與82C250 的TXD 和RXD 相連，而是通過(guò)高速光耦6N137 后再與82C250 相連；另外，CAN總線驅(qū)動(dòng)器采用帶隔離的DC/DC模塊單獨(dú)供電，實(shí)現(xiàn)了通信控制器與CAN總線的隔離，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　82C250的CANH和CANL引腳各自通過(guò)一熱敏電阻與CAN總線相連，當(dāng)過(guò)流時(shí)電阻發(fā)熱阻值變大，保護(hù)82C250免受過(guò)流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)兩個(gè)小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。

　　RS232接口電路主要用于主控制器單片機(jī)與管理層中央服務(wù)器PC的雙向數(shù)據(jù)傳送。由于采用了標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行通信，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。

　　控制器的其它外圍電路還有電源模塊、非易失性EEPROM存儲(chǔ)器、時(shí)鐘保持電路、LED指示燈和看門狗等。非易失性EEPROM存儲(chǔ)器采用具有2KB容量的AT24C02，用于保存系統(tǒng)配置參數(shù)及各節(jié)點(diǎn)的最新信息，便于管理層的查詢。時(shí)鐘保持電路選用涓流充電時(shí)鐘芯片DS1302，其內(nèi)部含有實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，用于給各節(jié)點(diǎn)控制器校時(shí)。同時(shí),控制器還配置了4個(gè)LED指示燈，分別用于系統(tǒng)上電、CAN通信、RS232通信和系統(tǒng)通信故障的指示，以方便系統(tǒng)的調(diào)試和對(duì)控制器運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)。