本節(jié)中的CAN是Control Area Network的縮寫，是控制器局域網(wǎng)的意思。它采用差分驅(qū)動，可在強噪聲干擾環(huán)境下使用，加之檢錯能力強等方面的優(yōu)點，已被應用于很多領(lǐng)域并特別適合基于單片機的分布式控制系統(tǒng)。

CAN是全數(shù)字式現(xiàn)場控制設備互聯(lián)總線。它能有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡，已成為一種國際標準（ SI011898）。CAN也由數(shù)據(jù)鏈路層及物理層構(gòu)成。數(shù)據(jù)鏈路層的LCC與MAC可以由單片機的軟件來實現(xiàn)；物理層可采用雙絞線，從而也可很方便地實現(xiàn)多個單片機的長距離的分布式控制。

CAN的突出特點是：①可以以多主方式工作，網(wǎng)絡上任一節(jié)點均可成為主節(jié)點，向其他節(jié)點主動發(fā)送信息；②具有非破壞性總線仲裁和錯誤界定功能，利用現(xiàn)有的產(chǎn)品，可使總線沖突的解決和出錯界定由控制器自動完成，對用戶完全透明，且能區(qū)分暫時和永久故障，并自動關(guān)閉故障節(jié)點；③CAN節(jié)點可被設定為不同的發(fā)送優(yōu)先級，滿足不同的實時要求；④通信距離可達10 km（速率5 kb/s），速率可達1 Mb/s（距離在40 m以內(nèi)）。

一、系統(tǒng)構(gòu)成原理

本系統(tǒng)由多個節(jié)點組成，如圖1-107所示。節(jié)點數(shù)目可根據(jù)規(guī)模增減，最多64個。節(jié)點按構(gòu)造可分為兩類：一類是可與CAN總線直接相連的總線節(jié)點；另一類是不與CAN“總線直接相連的擴展節(jié)點。擴展節(jié)點與總線節(jié)點的區(qū)別是，其不帶CAN控制和驅(qū)動模塊，與總線節(jié)點相連，通過RS - 232通信。總線節(jié)點和擴展節(jié)點按功能又都可分為兩類：一類是PC機節(jié)點；另一類是檢測報警節(jié)點。PC機節(jié)點由PC機擔任，用于整個系統(tǒng)的監(jiān)視控制、系統(tǒng)的狀態(tài)顯示和參數(shù)設置等功能。檢測報警節(jié)點負責具體的檢測、控制和報警功能。每個檢測報警節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)如圖1 - 108所示。該類節(jié)點主要由帶CAN控制模塊的MC68HC705X32微控器、溫度傳感器、紅外入侵探測傳感器、煙霧傳感器、電子密碼遙控門鎖、報警繼電器、傳感器電源控制繼電器、鍵盤、顯示器、RS - 232通信接口和CAN總線驅(qū)動電路組成。

該類每個節(jié)點實現(xiàn)以下功能：

電子門鎖 進入房門時輸入密碼：若正確，則門鎖自動打開；若密碼連續(xù)輸錯3次，則本地報警并把報警信息傳至其他節(jié)點。

紅外人侵探測 在主人離開住宅后，可打開紅外探測報警功能，這時若有人在房間內(nèi)走動便觸發(fā)報警。用密碼打開門鎖后，紅外探測報警功能自動關(guān)閉。

煙霧檢測 當室內(nèi)的煙霧濃度達到一定閾值時，發(fā)出煙霧報警。

一氧化碳檢測 當室內(nèi)一氧化碳氣體濃度達到一定閾值時，發(fā)出報警。

溫度檢測 實時測量室內(nèi)溫度，超過規(guī)定值便報警。測量的溫度值可在節(jié)點顯示器上顯示。

CAN通信 可向其他節(jié)點發(fā)出報警信號，也可接收其他節(jié)點的報警信號。能自動隨時檢測CAN通信的正確性，有錯時可報警。

異步串行通信采用RS - 232，可接收來自其他節(jié)點的報警信號（包括各種數(shù)據(jù)）或向其他節(jié)點發(fā)送信號。

鍵盤、顯示器用于本地監(jiān)視、參數(shù)設置、時間設定和命令輸出。

CAN總線驅(qū)動電路配置兩套：一套以75176作為主要驅(qū)動器件；另一套主要由二極管和電阻實現(xiàn)。

軟件系統(tǒng)及流程框圖

每個節(jié)點均使用分布式控制執(zhí)行軟件FDCX05，在其管理下的任務有以下幾項：

1．通信控制任務

它接收其他任務傳來的報警信息，并轉(zhuǎn)發(fā)至CAN總線和擴展節(jié)點。它還接收其他節(jié)點傳來的信息，向PC機節(jié)點報告節(jié)點狀態(tài)，與PC機校對系統(tǒng)時間。在有報警信息時，本任務還負責執(zhí)行報警輸出控制。

在分布式控制執(zhí)行軟件FDCX05下定義的報文格式如表1- 28所列。其中，數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)類型及格式如表1- 29所列。節(jié)點號字節(jié)在PC機發(fā)往節(jié)點的信息中無意義，因節(jié)點號已在信息第一字節(jié)CAN標識字ID10～3中表明。而在各節(jié)點發(fā)往PC機的信息中，因為這時信息第一字節(jié)CAN標識字節(jié)ID10—3中表示收信節(jié)點號或轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點號，故必須將發(fā)信節(jié)點號填入該域（即使發(fā)信節(jié)點與收信節(jié)點相同亦如此）。表1- 28中的報警原因：O表示開門密碼連續(xù)錯誤次數(shù)超過3次報警；1表示溫度報警；2表示煙霧報警；3表示紅外入侵報警。通信控制任備程序框圖如圖1 - 109所示。

2．內(nèi)鍵盤管理任務

內(nèi)鍵盤用于接收用戶輸入的鍵盤命令，包括參數(shù)設置、功能控制等，并按命令執(zhí)行指定的操作，還可向其他任務轉(zhuǎn)發(fā)命令。它也負責4位LED的顯示驅(qū)動和顯示切換（月／日、時／分、溫度）。設置密碼時，先讓用戶校驗舊密碼，然后輸入新密碼并重復新密碼。任何一步出錯則密碼設置失效。設置紅外入侵報警用于在主人離開房間后激活紅外報警功能。為防止當用戶自己在房間時報警，可取消報警功能。內(nèi)鍵盤管理任務程序框圖如圖1 - 110所示。

3．外鍵盤管理任務

外鍵盤設在電子密碼門鎖上，控制門鎖的開啟。用戶鍵入密碼，若正確則給出開鎖控制信號，并記錄開門時間，4s后自動恢復門鎖關(guān)閉狀態(tài)。

紅外入侵監(jiān)測任務、一氧化碳監(jiān)測任務、煙霧監(jiān)測任務、溫度監(jiān)測任務的程序框圖省略。