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1、目录摘要1第1章绪论41.1智能小区的发展背景41.2住宅小区智能化系统设计结构51.3本课题研究的意义5第2章现场CAN总线62.1现场总线简介62.2现场总线的优点62.3现场总线的产生和发展62.4现场总线的现状72.5典型的现场总线技术82.6主流现场总线简介82.7CAN总线技术介绍102.7.1位仲裁112.7.2 CAN与其它通信方案的比较112.7.3 CAN的报文格式122.7.4数据错误检测12第3章基于CAN总线的接口电路133.1CAN总线接口硬件电路的设计143.1.1 CAN节点核心器件及其选择143.1.2 CAN总线接口电路143.1.3节点主要元件电路原理15
2、3.1.4单片机控制模块163.2CAN总线系统智能节点软件设计173.2.1 CAN控制器SJA1000的初始化程序183.2.2 CAN控制器SJA1000的发送程序193.2.3 CAN控制器SJA1000的接收程序203.2.4 SJA1000接收与发送数据程序流程图21致谢24参考文献24第1章 绪论1.1智能小区的发展背景智能化住宅小区，就是利用4C(即计算机、通信与网络、自控、IC卡)技术，通过有效的传输网络，将多元住处服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境。 智能化小
3、区一般包括如安全防范系统内包括闭路电视监控系统、对讲防盗门系统、住户报警系统、保安巡更管理系统等；管理监控系统包括水、电、气、热等表具远程抄收系统、供电设备公共照明电梯、供水等主要设备监控系统、管理车辆出入/停车管理系统、紧急广播与背景音乐系统、物业计算机管理系统；信息网络系统包括宽带、电视、电信、控制网络、家庭网络等.2000年概念年：2000年是智能小区在中国的一个概念年。通过广播电台、电视、报纸和杂志等诸多媒体的广泛宣传，相当一部分居民已经接受了智能家居这个概念。各小区的开发商在住宅的设计阶段也已经或多或少考虑了智能化功能的设施，少数高档的住宅小区已经配套了比较完善的智能小区网络，并在房
4、地产的销售广告中，已经开始将“智能化”作为其一个“亮点”来宣传。一些对科技发展动向和市场趋势敏感的科研机构和有实力的公司，已经看到这个市场的广阔前景，意识到这是一个难得的机遇，开始或已经研究和开发相关系统和产品作了先期的部署和规划。 2001年研究开发年：智能家居毕竟在硬件和软件方面都具有一定的难度，在数个月或一年的时间里是不可能研究开发成功的。国外完成这个系统的过程一般要经过35年的时间，当然在中国也许用不了这么长的时间，因为已有了国外的一些经验可供参考，但估计23年的时间还是需要的。因此，2001年是各个科研机构和公司从规划到实际研究和开发的关键一年。如同以往相类似产品（如彩色电视机和VC
5、D及DVD机）在我国的发展过程一样，有些机构和公司开始引进一些国外的系统和产品，在一些豪华的公寓和住宅中已经看到了它们的踪迹。2002年2003年实验年：在这一年中，有相当一部分高档和中档的住宅小区和私人住宅，将在控制和管理上实现一般意义上的智能化，宽带网将进入一般居民的住宅和小区，为智能家庭网络功能的完善佐以一定的条件。国内一些公司的网络产品将逐渐进入市场，一些国外的系统和产品也将在这一年开始以较大的规模进入中国市场，开始在市场上与中国的产品接触。我国关于智能家庭网络系统的各种标准将陆续出台，各种具有一定智能的可以上网的终端产品（智能家电/设备）将根据这些标准陆续研发出来，并逐步进入市场。
6、2003年2004年推广年：到20032004年，是智能家庭网络系统在中国推广应用的两年。我国自行研制的系统已经较为成熟。新建的住宅和小区大部分将配备一定的智能化设施和设备。美国和欧洲将在2003年2004年全面普及智能家庭网络，各种可连网的终端电器/设备将大量出现在市场上。我国自行设计和生产的可连网的家用电器/设备也将有相当的规模。 2005年2007年普及年：我国在智能小区技术领域与欧美国家的差距并不大，估计仅滞后23年，在这几年中，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品，即开始走进普通居民的家居中。在这个时期，整个市场将是以我国自行研究和开发的系统和产品为主；国外的产品将在高档系统产品占有
7、一席之地。真正智能小区网络的大市场将在20042007年中形成。我国人民将以怎样的方式来观看和参与在我国举办的2008年奥运会，现在都是很难准确预料和想象的，但有一点是可以肯定的：这将是以一种与现在观看体育比赛完全不同的方式和心态。1.2 住宅小区智能化系统设计结构 智能化小区主要包括如下系统： 1、机电设备自动化管理系统；2、火灾自动报警及消防联动系统；3、停车场车库管理系统；4、家庭智能化系统；5、信息通讯网络及管理系统；6、闭路电视监控系统；7、周界防范电子巡更系统；8、紧急广播和背景音乐系统。图11.3本课题研究的意义20世纪80年代后，电子技术、计算机网络技术、特别是Internet
8、网络的发展，已逐步把人类带入信息社会，人们的生活方式也发生了日新月异的变化。在这样的背景下智能小区应运而生，经过十多年的市场发展和政策引导，目前，智能小区的概念已深入人心，而且正在成为人们购房置业时选择的重要条件和标准。目前，小区智能化建设已日趋同质化、标准化。测控网络是只能小区系统的终于组成部分，在智能小区中已有将CAN技术作为安防系统 、抄表系统、家电控制系统等系统最底层的信息传输的接口和通道。根据测控网络本身的特点，我们研究了CAN的测控网络在智能小区中的应用。第2章 现场CAN总线2.1 现场总线简介 它是一种工业数据总线，是自动化领域中的底层数据通信网络。 按照IEC的解释：现场总线
9、是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。 简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输。 它是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题 。 1984年，现场总线的概念得到正式提出。IEC（International Electrotechnical Commission,国际电工委员会）对现场总线（Fieldbus）的定义为：现场总线是一种应用于生产现场，在现场
10、设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串形、多结点的数字通信技术。2.2 现场总线的优点1）、现场控制设备具有通信功能，便于构成现场设备底层控制网络。现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的领域；2）、通信标准的公开、一致，使系统具备开放性，设备间具有互可操作性。一对双绞线上可挂接多个控制设备， 便于节省安装费用；3）、功能块与结构的规范化使相同功能的设备间具有互换性，节省维护开销；4）、提高了系统的可靠性；5）、控制功能下放到现场，使控制系统结构具备高度的分散性，为用户提供了更为灵活的系统集成主动权。2.3 现场总线的产生和发展控制器局部网（CANCONTR
11、OLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其高性能、高可靠性、实时性等优点现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。控制器局部网将在我国迅速普及推广。随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。这类系统是以微型机为核心，将 5
12、C技术-COMPUTER（计算机技术）、CONTROL（自动控制技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成。现场总线（FIELDBUS）能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。尽管目前对现场总线的研究尚未能提出一个完善的标准，但现场总线的高性能价
13、格比将吸引众多工业控制系统采用。同时，正由于现场总线的标准尚未统一，也使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥，并将为现场总线的完善提供更加丰富的依据。控制器局部网 CAN（CONTROLLER AERANETWORK）正是在这种背景下应运而生的。由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广，导致要求各种应用领域通信报文的标准化。为此，1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制订并发布了 CAN技术规范（VERSION 1.0）。该技术规范包括A和B两部分。1.0A给出了曾在CAN技术规范版本2中定义的CAN报文格式，能提供11位地址；而1.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式，提
14、供29位地址。此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具-数字信息交换-高速通信控制器局部网（CAN）国际标准（ISO11898），为控制器局部网标准化、规范化推广铺平了道路。2.4 现场总线的现状由于各个国家各个公司的利益之争，虽然早在1984年国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）就着手开始制定现场总线的标准，至今统一的标准仍未完成。很多公司也推出其各自的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性还难以统一。目前现场总线市场有着以下的特点：1）、多种现场总线并存 目前世界上存在着大约四十余种现场总线，如法国的FIP，英国的ERA，德国西门子公司Siemens的Profi
15、Bus，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。这些现场总线大都用于过程自动化、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域，大概不到十种的总线占有左右的市场。2）、各种总线都有其应用的领域 每种总线大都有其应用的领域，比如FF、PROFIBUS-PA适用于石油、化工、医药、冶金等行业的过程控制领域；LonWrks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet适用于楼宇、交通运输、农业等领域；DeviceNet、PROFIBU
