一种基于CAN总线的集散型火灾报警控制系统

　　MCP2510的初始化包括设定可编程引脚功能、总线波特率以及接收过滤器与屏蔽器，以下主要介绍总线波特率以及接收过滤器与屏蔽器的初始化。

　　3.1波特率初始化

　　MCP2510内含的波特率发生器由可编程预分频器、固定2分频器和位定时器级连而成，它使设计者可以方便地选择所需要的任何波特率。在位定时器中，MCP2510将一个位周期依次分割为同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2等4个时间段，每个时间段的长度都是输入信号周期TQ的整数倍，其中同步段固定为1TQ，其余3个时间段的长度都是可编程的。所谓波特率初始化，就是设置可编程预分频器和位定时器各可编程时间段的值，使其满足波特率的需要。

　　根据CAN技术协议，波特率为1Mbps时，通信距离为40m，波特率为5Kbps时，通信距离最远可以达到10Km。考虑到本文系统既可用作一个高层楼宇的火灾报警控制网络，又可用作一个单位内部多个仓库、车间等的火灾报警控制网络，所以通信距离应该在数千米以上，而所要传输的数据量不大，故可以选择较低的波特率。在实际应用中，笔者选择波特率为8Kbps。

　　本文系统选择12Mhz晶体振荡器为MCP2510提供时钟信号。根据位定时器中各个时间段的长度必须满足的约束条件，初始化传播段寄存器PRSEG=3，相位缓冲段1寄存器PHSEG1=4，相位缓冲段2寄存器PHSEG2=4;然后初始化预分频器BRP=49。从而可得总分频系数为（49+1）×2×[1+（3+1）+（4+1）+（4+1）]=1500，最终获得8Kbps的波特率。

3.2过滤器与屏蔽器初始化

　　MCP2510具有完善的总线争用功能，可用于分布式系统，但是，在火灾报警控制系统中，因为集中机担负着对区域机的监管任务，所以本文系统采用了集中-分散控制方式，集中机不断地巡回查询区域机，在工作台上随时反映区域机工作的情况，为工作人员提供维护设备的依据。

　　MCP2510支持标准帧、扩展帧和远程帧，数据段长度为0-8个字节。器件对CAN总线上的数据接收是通过2个接收缓冲器、6个接收过滤器和2个接收屏蔽器的组合来实现的。CAN总线上的帧只有至少满足一个接收过滤器的条件才可被接收。为了说明过滤器与屏蔽器的初始化方法，这里首先介绍报文帧。本文系统只使用标准数据帧进行数据传输。标准数据帧的长度为44+8n位，其中11位ID段在本文系统中被分为两部分，高7位用来表示区域机的逻辑地址码，整个系统允许接入的区域机最多为50个，低4位用来表示报文类型码。集中机发送的报文帧如表1所示，区域机发送的报文帧如表2所示。8n位数据段可有可无，在表1中，只有选呼联动报文含有数据段，表示请求联动的设备号，在表2中，只有请求点名报文不含数据段，其余报文必须至少含有1个字节数据，用来表示区域机的逻辑地址码，其余数据用来表示故障、报警的探测器号和设备号，或区域机配置。

表1：集中机发送的报文帧

表2：区域机发送的报文帧

　　表1中的xxxxxx表示集中机要访问的区域机的逻辑地址码。表1的报文是发送给区域机的，表2的报文是发送给集中机的，报文能否被接收，要由MCP2510的过滤器来决定，因此，初始化时，集中机按从上到下的顺序将表2中的数据依次写入MCP2510的过滤器RXF1～RXF5，区域机在用本机的逻辑地址码代替表1中的xxxxxx之后,也按从上到下的顺序将表1中的数据依次写入MCP2510的过滤器RXF1～RXF5，未曾用到的过滤器RXF0被设置为全“1”，使其不接收总线上的任何有效报文。初始化时，在区域机方面，将2个接收屏蔽器都设置为全“1”，在集中机方面，将接收屏蔽器RXM1设置为全“1”，而将RXM0设置为10110111010B，表示除集中机的过滤器RXF1的SID9、SID6、SID2和SID0等4位外，过滤器的其余所有位都参与信息过滤，这是因为上述4位与请求点名帧的ID码在跳变位置上的隐性位相对应，而请求点名帧容许多个区域机同时发送，从而由传输延迟引起的码间串扰，很可能使这些位的状态不确定。

4通信过程简介

集散型火灾报警控制系统的通信过程，也就是集中机对区域机循环进行的点名和查询过程。在点名阶段，集中机发送广播点名帧,区域机以请求点名帧响应，若接收到未被登录的区域机发出的请求点名帧，集中机进行选呼点名，区域机以配置帧响应;在查询阶段，集中机反复判断有无自检请求，若有自检请求，则对区域机逐个选呼自检，区域机以配置帧响应，自检结束，继续选呼查询，区域机以正常帧、或故障帧，或报警帧响应，在查询中若接收到报警信号，再根据需要发送选呼联动帧，区域机以正常帧确认。

5结束语

　　实验结果表明，因为MCP2510具有完善的现场总线管理机制和面向单片机的SPI接口，一方面简化了系统的软、硬件设计，另一方面使节点控制器摆脱了对网络通信的频繁干预，从而大大提高了系统的整体性能，与采用RS232等其它串行通信技术的集散型系统相比较，本文提出的基于CAN总线的集散型火灾报警控制系统具有较高的安全性、可靠性和实时性，可用于各种场合的火灾报警控制。