專利名稱：一種基于can總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，具體講是一種基于CAN總線的模塊化 設(shè)計(jì)具有可擴(kuò)展性的區(qū)域控制器。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)也越來(lái)越多的被人們所使用。公路隧道作為公路 上的特殊路段，存在較高的交通事故危險(xiǎn)。特別是發(fā)生交通事故等緊急事件時(shí)，交通輸導(dǎo) 和救援工作與普通路段大不一樣，而且二次事故產(chǎn)生的后果遠(yuǎn)比原發(fā)性事故嚴(yán)重得多。為 了使隧道能安全、環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，隧道監(jiān)控系統(tǒng)是隧道的安全保障必不可少的，也是 保證隧道交通暢通與環(huán)保必須的工程設(shè)施。隧道監(jiān)控系統(tǒng)一般由監(jiān)控中心，區(qū)域控制器和 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)成。而隧道監(jiān)控系統(tǒng)一般由照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)等子系統(tǒng)構(gòu)成， 而各個(gè)系統(tǒng)由眾多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成，這就需要區(qū)域控制器將想現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備有機(jī)的連接起 來(lái)構(gòu)成完整、可控的整體。目前，多采用工控信息采集板或國(guó)外PLC控制器，將現(xiàn)場(chǎng)的各種 輸入輸入設(shè)備和監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來(lái)。而工控信息采集板具有針對(duì)性，不易系統(tǒng)升 級(jí)，而且出現(xiàn)故障后，更換十分不便；采用國(guó)外PLC，大大增加了工程費(fèi)用，而且開(kāi)發(fā)和維護(hù) 需要專門(mén)人員。

發(fā)明內(nèi)容為解決便于區(qū)域控制器的維護(hù)以及便于系統(tǒng)的擴(kuò)展與升級(jí)的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新 型設(shè)計(jì)了一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，利用CAN總線和RS-485總線共同實(shí)現(xiàn) ARM處理器的控制功能。 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是， 一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控 制器，以上控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括帶有處理器的控制模塊，上述的控制模塊包括主控制 模塊和子控制模塊，主控制模塊與子控制模塊中的收、發(fā)器件借助分布CAN總線與RS485總 線的母板配套對(duì)應(yīng)連接。 本實(shí)用新型的有益效果是通過(guò)各種模塊連接現(xiàn)場(chǎng)的各種接口設(shè)備，將所連接設(shè)備 的工作狀態(tài)通過(guò)CAN總線發(fā)送給主控制模塊，主控制模塊根據(jù)存儲(chǔ)在芯片內(nèi)的邏輯控制信 息，將要控制的信息再通過(guò)CAN總線發(fā)送給相應(yīng)子控制模塊，子控制模塊收到數(shù)據(jù)后再跟 據(jù)自身的程序控制所接設(shè)備的工作狀態(tài)，有效的提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性；模塊化設(shè) 計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可維護(hù)性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信息共享，易于系統(tǒng)升級(jí)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)方框圖。 圖2是本實(shí)用新型的CAN收發(fā)器控制電路原理圖。 附圖中，1是主控制模塊，2是子控制模塊，3是母板，4是主處理器，4-1 、4-2……4-5是子處理器，5是FLASH存儲(chǔ)器，6是CAN收發(fā)器控制電路，7 、 7-1 、 7-2……7-5是CAN總 線收發(fā)器，8、8-l、8-2……8-5是RS-485總線收發(fā)器，9是數(shù)字量輸入模塊，10是數(shù)字量輸 出模塊，11是模擬量輸入模塊，12是模擬量輸出模塊，13是通訊模塊，14是上位機(jī)，15是通 訊接口， 16是顯示電路，F(xiàn)DS6679是芯片，Rl是電阻，LED是指示燈。
具體實(shí)施方式參看圖l，一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，以上控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括 帶有處理器的控制模塊，上述的控制模塊包括主控制模塊1和子控制模塊2，主控制模塊1 與子控制模塊2中的收、發(fā)器件借助分布CAN總線與RS485總線的母板3配套對(duì)應(yīng)連接。 上述的主控制模塊1包括主處理器4、 CAN收發(fā)器控制電路6、 CAN總線收發(fā)器7、 RS-485總線收發(fā)器8以及連接在主處理器4上的FLASH存儲(chǔ)器5和連接上位機(jī)14用的通 訊接口 15，其中主處理器4通過(guò)CAN接口 、控制接口和串行接口分別與CAN總線收發(fā)器7、 CAN收發(fā)器控制電路6和RS-485總線收發(fā)器8連接，CAN收發(fā)器控制電路6與CAN總線收 發(fā)器7配套連接，CAN總線收發(fā)器7和RS-485總線收發(fā)器8分別與子控制模塊2中的各個(gè) CAN總線收發(fā)器7-1 、7-2 7-5和RS-485總線收發(fā)器8-1 、8-2 8-5連接。 上述的子控制模塊2包括具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字量輸入模塊9、數(shù)字量輸出模塊10、 模擬量輸入模塊11、模擬量輸出模塊12和通訊模塊13，其中每個(gè)模塊中包括子處理器4-1、 4-2……4-5、 CAN收發(fā)器控制電路6、 CAN總線收發(fā)器7-1 、7-2……7_5、RS_485總線收發(fā)器 8-l、8-2......8-5。 在每個(gè)子控制模塊2-l、2-2 2-n中都設(shè)置有顯示電路16。 上述的母板3設(shè)置有母板級(jí)聯(lián)擴(kuò)展連接口。 上述的主處理器4是ARM處理器。 上述的子處理器4-1 、4-2 4-n是ARM處理器。 數(shù)字量輸入模塊9用來(lái)連接隧道中輸出信號(hào)為開(kāi)關(guān)量的設(shè)備，如火警手動(dòng)報(bào)警 器。數(shù)字量輸出模塊10用來(lái)控制交通誘導(dǎo)系統(tǒng)中的交通燈，照明系統(tǒng)中的照明燈控制器。 模擬量輸入模塊11用來(lái)連接檢測(cè)器、風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀等模擬量輸出的設(shè)備；通訊模塊13用
來(lái)連接現(xiàn)場(chǎng)的車輛檢測(cè)器、氣象檢測(cè)器，可變情報(bào)板、可變限速標(biāo)志設(shè)備。 系統(tǒng)工作時(shí)，主控制模塊1循環(huán)查詢各個(gè)模塊的工作狀態(tài)，各個(gè)模塊受到查詢命 令后將各自的工作狀態(tài)通過(guò)CAN總線上報(bào)主控制模塊1，主控制模塊1收到模塊新的狀態(tài)信 息后再根據(jù)存儲(chǔ)在FLASH存儲(chǔ)器5存儲(chǔ)的系統(tǒng)控制方案，下發(fā)新的控制信息到相應(yīng)的子控 制模塊2，子控制模塊2根據(jù)自身控制程序再將所接設(shè)備設(shè)置為新的工作狀態(tài)。在監(jiān)控機(jī) 查詢時(shí)，主控制模塊1將系統(tǒng)的工作狀態(tài)通過(guò)所連網(wǎng)絡(luò)即RS-232通訊接口，RS-485接口和 網(wǎng)絡(luò)接口 ，上報(bào)給上位機(jī)14。在主控制模塊1循環(huán)查詢一個(gè)模塊時(shí)，多次超時(shí)未收到該模 塊回應(yīng)，則認(rèn)為該模塊CAN通訊出現(xiàn)故障，然后再通過(guò)母板3上的485總線查詢?cè)撃K，如 果該模塊回應(yīng)則通過(guò)485總線發(fā)送控制信息，讓該模塊的ARM子處理器控制CAN收發(fā)器控 制電路6切斷CAN總線收發(fā)器的電源，強(qiáng)行將該模塊從CAN總線摘除，同時(shí)主動(dòng)上報(bào)上位機(jī) 14 ;如該模塊未回應(yīng)，則認(rèn)為該模塊已損壞，則將故障主動(dòng)上報(bào)上位機(jī)14。模塊中的顯示電 路16用來(lái)顯示模塊所接設(shè)備的工作狀態(tài)。 見(jiàn)圖2，為CAN收發(fā)器的控制電路圖。芯片F(xiàn)DS6679的第1、2和3引腳連接到系統(tǒng)的工作電源VCC，第4引腳連接到ARM處理器的一個(gè)I/O引腳，第5、6、7和8引腳連接起來(lái)， 連到CAN收發(fā)器的電源引腳，指示燈LED和電阻Rl構(gòu)成CAN收發(fā)器的顯示電路16。當(dāng)ARM 處理器的1/0引腳置為低電平時(shí)，第5引腳輸出高電平，指示燈LED亮；當(dāng)ARM處理器的1/ 0引腳置為高電平時(shí)，第5引腳輸出低電平，斷開(kāi)CAN總線收發(fā)器電源，指示燈LED滅。
權(quán)利要求一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，以上控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括帶有處理器的控制模塊，其特征在于所述的控制模塊包括主控制模塊(1)和子控制模塊(2)，主控制模塊(1)與子控制模塊(2)中的收、發(fā)器件借助分布CAN總線與RS485總線的母板(3)配套對(duì)應(yīng)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，其特征在于所述的主控制模塊(1)包括主處理器(4) 、CAN收發(fā)器控制電路(6) 、CAN總線收發(fā)器(7) 、RS_485總線收發(fā)器(8)以及連接在主處理器(4)上的FLASH存儲(chǔ)器(5)和連接上位機(jī)(14)用的通訊接口 (15)，其中主處理器(4)通過(guò)CAN接口、控制接口和串行接口分別與CAN總線收發(fā)器(7) 、 CAN收發(fā)器控制電路(6)和RS-485總線收發(fā)器(8)連接，CAN收發(fā)器控制電路(6)與CAN總線收發(fā)器(7)配套連接，CAN總線收發(fā)器(7)和RS-485總線收發(fā)器(8)分別與子控制模塊(2)中的各個(gè)CAN總線收發(fā)器(7-l、7-2……7-5)和RS-485總線收發(fā)器(8_1、8-2……8-5)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，其特征在于所述的子控制模塊(2)包括具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字量輸入模塊(9)、數(shù)字量輸出模塊(10)、模擬量輸入模塊(11)、模擬量輸出模塊(12)和通訊模塊(13)，其中每個(gè)模塊中包括子處理器(4-l、4-2 4-5)、CAN收發(fā)器控制電路(6) 、 CAN總線收發(fā)器(7_1、7_2 7-5) 、 RS-485總線收發(fā)器(8-1 、8-2……8-5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，其特征在于在每個(gè)子控制模塊(2-l、2-2……2-n)中都設(shè)置有顯示電路(16)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，其特征在于所述的母板(3)設(shè)置有母板級(jí)聯(lián)擴(kuò)展連接口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，其特征在于所述的主處理器(4)是ARM處理器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，其特征在于所述的子處理器(4-1 、4-2……4-n)是ARM處理器。
專利摘要一種基于CAN總線可擴(kuò)展的區(qū)域控制器，解決便于區(qū)域控制器的維護(hù)以及便于系統(tǒng)的擴(kuò)展與升級(jí)的技術(shù)問(wèn)題，采用的技術(shù)方案是，以上控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括帶有處理器的控制模塊，上述的控制模塊包括主控制模塊和子控制模塊，主控制模塊與子控制模塊中的收、發(fā)器件借助分布CAN總線與RS485總線的母板配套對(duì)應(yīng)連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是有效的提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性；模塊化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和可維護(hù)性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信息共享，易于系統(tǒng)升級(jí)。
文檔編號(hào)H04L12/40GK201489361SQ20092021727
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者賈恒石 申請(qǐng)人:賈恒石