基于CAN总线的可视对讲控制系统的实现［摘要］随着城市化进程的加快，城市人口越来越多，城市土地资源越来越紧缺，因此现代住宅小区楼房逐渐由多层建筑转变为高层建筑，二三十层的楼房越来越普遍，因此智能小区对讲系统单元内总线需要传输距离远、实时性好。can总线可靠性高、通信距离远、速度快、价格便宜，能满足现代自动化控制系统的需要，在自动化控制领域得到广泛应用。［关键词］can；协议；可视对讲1前言ｃａｎ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ，控制器局域网）是目前国际上应用最广泛的一种开放式现场总线。ｃａｎ总线可靠性高、通信距离远、速度快、价格便宜，能满足现代自动化控制系统的需要，在自动化控制领域得到广泛应用。其主要特点是：（1）ｃａｎ总线采用独特的非破坏性仲裁技术。ｃａｎ网络上节点信息被分成不同的优先级，网络中不同节点同时进行通信时，这些节点都会通过ｃａｎ总线发送信息。为避免通信冲突，保证数据传输的可靠性，总线总是选择优先级最高的节点先传送数据，而优先级低的节点则主动退出发送。可见，ｃａｎ总线采用的这种独特仲裁技术能够满足系统实时性要求，不管网络负载多大，都不会出现网络瘫痪的情况。（2）ｃａｎ总线为多主总线，网络中各节点地位平等，网络中任意一个节点可随时随地向其他任意一个或多个节点发送信息，还能进行全局广播。ｃａｎ总线这种灵活的数据收发方式使用户在设计系统时有很大的灵活性，具有很高的实时性，能满足本系统需求。（3）ｃａｎ网络具有完善的错误处理机制。ｃａｎ的每帧信息有效字节数最多为８个，并且均采用ｃｒｃ校验，ｃａｎ节点能够判断节点出现的错误是暂时扰动还是永久性故障，标注已损坏的报文，当故障计数超过２５５时，该节点自动脱离总线网络。这使得该故障影响的范围只是该节点，不会影响到网络上其他节点的通信。（4）通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，可选择余地大，且具有较好的抗干扰能力，最大传输距离可达１０千米。（5）ｃａｎ总线采用帧编码的形式。ｃａｎ模块的接收和发送是以帧为单位的，这提高了系统的工作效率。（6）ｃａｎ是到目前为止唯一有国际标准的现场总线。2ｃａｎ网络节点的硬件电路设计一个ｃａｎ协议定义了数据链路层和物理层，没有定义应用层，针对具体问题，用户可自己定义应用层。在该可视对讲系统中，一个ｃａｎ节点硬件主要由主控芯片、ｃａｎ控制器、ｃａｎ收发器３个部分组成，这3个部分分别对应ｃａｎ通信协议的物理层、数据链路层和应用层。2.１主控芯片主控芯片通常为单片机，实现了ｃａｎ通信协议的应用层，主要负责ｃａｎ控制器的初始化和收发控制以及ｃａｎ节点功能的实现。该系统中的主控芯片选择了ｓｓｔ公司的ｓｓｔ８９ｅ５１６ｒｄ作为处理器。它是通用的８位单片机，是８０５１系列兼容的控制器。2.２ｃａｎ控制器中间层为ｃａｎ总线控制器。ｃａｎ控制器硬件实现了整个ｃａｎ总线协议控制的信息帧的接收和发送，包括对数据帧进行处理：打包、解包、错误界定，以及发送出现错误时的重发控制。在该可视对讲系统中，ｃａｎ的通信协议主要由ｃａｎ控制器完成。ｃａｎ控制器主要由ｃａｎ的通信协议和与微处理器连接的电路组成。该系统采用ｍｃｐ２５１０，ｍｃｐ２５１０是一款控制器局域网络（ｃａｎ）协议控制器芯片，是由ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司生产的并带有ｓｐｉ接口的一种控制器芯片。ｍｃｐ２５１０传输数据的速度最高达到５ｍb／ｓ，它完全符合ｃａｎ技术规范ｖ２．０ａ和ｖ２．０ｂ，能够收发标准的以及扩展的报文，它还同时具备验收过滤以及报文管理功能。该器件内部含有3个发送缓冲器、2个接收缓冲器，减少了单片机的负担。同时还具有灵活的中断管理能力、帧屏蔽与过滤、帧优先级设定等功能，这些特点使得ｍｃｕ对ｃａｎ总线的操作变得非常简便。ｍｃｐ２５１０内含６个接收过滤器和２个接收过滤屏蔽器，在实际应用时具有较大的灵活性。2.３ｃａｎ收发器最底层为ｃａｎ收发器，主要实现ｃａｎ总线接口电平和ｃａｎ控制器接口电平的转换。ｃａｎ控制器ｍｃｐ２５１０只是ｃａｎ协议控制器，它的ｃａｎ总线输入输出是ｔｔｌ电平５ｖ，是不能直接挂载在ｃａｎ总线上的，需要通过ｃａｎ收发器将ｃａｎ总线电平转为接收的ｔｔｌ电平，将发送的ｔｔｌ电平转为ｃａｎ总线电平。设计中选用了ｍｃｐ２５５１作为ｃａｎ收发器。ｃａｎ总线一般是铺设在室外，容易受到雷击的破坏，设计中增加了两个ｔｖｓ管——ｐ６ｋｅ６８ｃａ做防雷ｅｍｉ，在ｍｃｐ２５１０和ｍｃｐ２５５１之间增加了两个光耦——６ｎ１３７做总线隔离，有效地保护了ｃａｎ控制器和主控单片机。ｃａｎ的接口电路如图1所示。3ｃａｎ通信系统介绍智能小区对讲系统对讲过程的进行是靠主叫方和被叫方之间不断交换控制信息完成的。控制信息是双方必须遵守的协