基于CAN-以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的智能樓宇系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活節(jié)奏的加快，傳統(tǒng)的家居環(huán)境已經(jīng)不能滿足人們的需求，面對(duì)人們對(duì)舒適、便捷、安全的生活和工作辦公環(huán)境的要求，智能樓宇系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。自從美國(guó)第一棟智能型建筑建成以來，世界各國(guó)爭(zhēng)相進(jìn)入智能樓宇這一市場(chǎng)前景廣闊的技術(shù)領(lǐng)域，并使得智能樓宇得到快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。
　　 傳統(tǒng)的智能樓宇系統(tǒng)多采用分布式控制系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)家居對(duì)象的監(jiān)控，雖然可靠性高，但在信息集成和遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)上比較困難。基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的智能控

2、制技術(shù)的出現(xiàn)正好解決了這一問題。特別是隨著網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的完善，如何充分利用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)樓宇的高效可靠控制與管理具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文在對(duì)智能樓宇系統(tǒng)各對(duì)象分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)代智能樓宇系統(tǒng)信息化管理和遠(yuǎn)程控制的需求，提出了一種基于以太網(wǎng)與CAN總線的智能樓宇系統(tǒng)，并將系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分成兩個(gè)層次。其中以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)主要用于通信，實(shí)現(xiàn)信息的集成管理和遠(yuǎn)程控制等功能;CAN總線網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)主要用于控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)底

3、層家居設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)。依據(jù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，完成了系統(tǒng)控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)，包括嵌入式主控制器和CAN智能節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)。最后在控制平臺(tái)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性進(jìn)行了分析，在CAN總線傳輸距離和節(jié)點(diǎn)數(shù)受限的情況下，采用主控制器的水平擴(kuò)展和DALI總線的垂直擴(kuò)展來提高系統(tǒng)可擴(kuò)展性;運(yùn)用可靠度函數(shù)分別從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)冗余設(shè)計(jì)兩方面對(duì)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行分析和比較;根據(jù)分析結(jié)果和實(shí)際需求，CAN總線采用冗余環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)

4、結(jié)構(gòu)，主控制器采用控制器級(jí)的冗余設(shè)計(jì);運(yùn)用動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)晉級(jí)機(jī)制對(duì)CAN總線的調(diào)度算法進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過大時(shí)低優(yōu)先級(jí)的節(jié)點(diǎn)得不到發(fā)送數(shù)據(jù)的情況。
　　 本文采用LPC2294為主控制器的微處理器，以C8051F040和89C51為CAN智能節(jié)點(diǎn)控制器。從硬件和軟件上具體設(shè)計(jì)了主控制器和CAN智能節(jié)點(diǎn)以及控制器的外圍電路、存儲(chǔ)模塊、CAN模塊和以太網(wǎng)模塊，完成了CAN總線和TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)。本文最后對(duì)所做工作進(jìn)行