【文章內容簡介】 查表明 目前停車場的智能化程度不一，管理也缺乏有序性，設施之間也通用性也較差，造成系統(tǒng)集成商和用戶的設備選型品種較少，實現的功能不全，系統(tǒng)特點不鮮明等不足。按智能停車場 的通訊方式分析，早期的一部分廠商采用了串行的 RS485總線或 RS232總線作為設備之間的通訊方式 。 但是隨著停車場系統(tǒng)智能化程度要求越來越高，功能越來越強，總線的節(jié)點越來越多的情況下， RS485的總線效率低、系統(tǒng)的實時性差、通訊的可靠性低、后期維護成本高、網絡工程調試復雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接的節(jié)點少、應用不靈活等不足和缺陷逐漸體現出來；智能停車場的系統(tǒng)擴展也受到 RS485本身的制約，越來越不能適應大中型智能停車場的控制需要。先進的的 CANbus總線通訊系統(tǒng)是智能停車場的主流發(fā)展方向。使用這 種工業(yè)級的通訊方式，可以保證通訊數據的可靠性、實時性；并且，實際建設中， CANbus總線成本和 RS485方式成本大體相當，甚至，在較大型的停車場系統(tǒng)中，CAN總線的整體成本還略低于 RS485系統(tǒng)。由于 CAN總線容錯性能好，可以大大降低后期的維護、維修、擴充成本。 研究主要內容及結構安排 本文提出了一種基于 CAN總線技術開發(fā)的分布式停車場燈光智能控制系統(tǒng)，詳細介紹趙李鳳：基于 CAN 總線的停車場智能燈光系統(tǒng)的軟件設計 2 了該智能控制系統(tǒng)的軟件、硬件設計方法。設計內容 基于 CAN總線的現場控制器進行了深入的研究， 提出以單片機 P89C52X2B和 CAN控制 SJA1000為核心，組成 CAN總線的智能節(jié)點，系統(tǒng)主要由多個智能節(jié)點構成，再 利用 CAN總線將這些節(jié)點連接成一個可以相互聯系的整體，系統(tǒng)便可以實現對停車場燈光的智能控制。該系統(tǒng) 能夠較好地實現該智能燈光控制系統(tǒng)所要求的功能， 有效地解決停車場面臨的能耗、材耗 問題 ， 降低停車場內的布線復雜度，減少安裝費用并大大延長停車場內照明設備的使用壽命，具有非常廣闊的應用前景。 文中的 第一章：敘述了本課題 的研究背景及意義，第二章：對系統(tǒng)做詳細得到原理說明， 第三章：系統(tǒng)的硬件設計，第 四章：系統(tǒng)的軟件設計。 銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 3 第二章 停車場燈光智能控制系統(tǒng)的原理 停車場智能系統(tǒng)基本原理 系統(tǒng)主要由上位機、 CAN 適配器、控制節(jié)點（包括出入口控制節(jié)點和現場控制節(jié)點）等部分構成，各節(jié)點間通過 CAN 總線進行通信。該智能控制系統(tǒng)的結構如圖 21 所示。 入口節(jié)點 出口節(jié)點 C A N 適 配 器上 位 機8 2 C 2 5 0S J A 1 0 0 08 9 C 5 2傳 感 器 信 號 處 理8 2 C 2 5 08 2 C 2 5 0 8 2 C 2 5 0S J A 1 0 0 0S J A 1 0 0 0S J A 1 0 0 08 9 C 5 28 9 C 5 28 9 C 5 2傳 感 器 信 號 處 理驅 動 照 明 回 路 驅 動 照 明 回 路? ? 停車場內節(jié)點＃ 1 停車場內節(jié)點＃ N 圖 21 系統(tǒng)結構圖 當有車輛進入停車場時，可以根據車牌號決定該車入庫時的行車路線及車位，根據預定的行車路線，選擇相應的照明控制方案。 入口通道處的控制節(jié)點檢測是否有車輛進入，當檢測到車輛時，該控制結點通過 CAN 總線向網絡上的其他相關節(jié)點發(fā)布消息；那些相關節(jié)點根據接收到的消息以及事先預定的控制方案打開有關的照明回路。 出口通道處的控制節(jié)點檢測是否有車輛或人離開，當檢測到車輛或人離開時，該控制結點通過 CAN 總線向網絡上的其他相關節(jié)點發(fā)布消息；使相關節(jié)點此時控制的照明回路復位，關閉停車場內的照明燈 。 在出入口的控制節(jié)點可以實時監(jiān)測，并通過 CAN 適配器將各個照明回路的開關狀態(tài)送給上位機以方便管理人員觀察停車場內的照明情況。同時出入口節(jié)點也可根據需要進行手工控制，實現對停車場內每一個回路的開關控制，以應付一些緊急事件。 趙李鳳：基于 CAN 總線的停車場智能燈光系統(tǒng)的軟件設計 4 為了讓系統(tǒng)能夠適應不同的使用環(huán)境，同時能夠根據用戶的需要隨時改變照明方案，該系統(tǒng)采用現場可編程技術，可由上位機通過 CAN 總線，將各個節(jié)點的控制方案下載到各控制節(jié)點，實現照明方案的現場編輯、現場修改及現場下載。 系統(tǒng)中 CAN 適配器的作用是將 CAN 總線上的命令通過串口或 USB 口傳給上位機，也 可以將上位機的命令轉換成 CAN 命令發(fā)送給系統(tǒng)中的其它節(jié)點。 系統(tǒng)的 CANbus 布線及智能節(jié)點具體工作原理 系統(tǒng)的 CANbus 布線 智能照明系統(tǒng)的主要功能是車輛導向、空位檢測和照明控制等。如圖 22 所示，可設車場分為 4 個停車區(qū)域： A 區(qū)、 B 區(qū)、 C 區(qū)和 D 區(qū)。 4 個區(qū)的區(qū)位引導系統(tǒng)統(tǒng)一安置在車場入口處，指示區(qū)域的方向和當前所剩的空位數。該區(qū)位引導系統(tǒng)由一個控制器控制，帶一個 CANbus 總線接口。 A 區(qū)控 制 器B 區(qū)控 制 器C 區(qū)控 制 器D 區(qū)控 制 器車 庫A 1車 庫A 2CAN總線車 庫A n車 庫B 1車 庫B 2車 庫B n車 庫C 1車 庫C 2車 庫C n車 庫D 1車 庫D 2車 庫D n入 口 處控 制 器出 口 處控 制 器C A N適 配 器上 位 機 圖 22 車場內部 CANbus 布線 及結構圖 這一個系統(tǒng)中，使用 CANbus 總線方式進行通訊，網絡顯得非常簡單、可靠。如圖22 所示，每個停車區(qū)有一個單獨的區(qū)控制器，均帶 CANbus 接口，用于管理該區(qū)的照明和車位檢測。按圖 22 中所示，圓圈表示照明燈，通過區(qū)控制器來直接控制該區(qū)燈的亮滅。車庫后的小矩形表示車位探測器，用于檢測汽車是否到庫。 當有車輛或車主進出某一個相關區(qū)域的時候，該區(qū)域的照明才點亮，在車輛或車主離開后，燈自動熄滅，并且和當前進出不相關區(qū)域的照明燈將不會點亮，這樣可以最大限度的節(jié)約能源，延長設備壽命，這在較大型停車場中的作用 會更加突出。在車輛進出后，車場的停車數量發(fā)生變化，系統(tǒng)可以及時地探測到這個變化并向主控制器和區(qū)位引導指示牌報告，使其刷新當前的記錄和顯示。 銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 5 智能節(jié)點 的工作原理 該系統(tǒng)主要是由多個智能節(jié)點組成， 各節(jié)點間通過 CAN 總線進行通信。 上位機將系統(tǒng)中所有節(jié)點的控制方案下載到相應的節(jié)點中后，各節(jié)點將根據這些從上位機下載的節(jié)點間的互聯關系表完成與有關節(jié)點的交互?；竟?jié)點與一定數量的傳感器回路和照明回路相連。 當車場內的基本節(jié)點接收到從 CAN 總線送過來的信息后，根據從上位機下載的本節(jié)點與照明燈的互聯關系，開啟與 之相關聯的燈；當基本節(jié)點的傳感器檢測到車到庫時，基本節(jié)點將向 CAN 總線發(fā)送相關信息。這樣所有節(jié)點就會按照使 用者制定的方案打開預期的照明回路，從而實現照明控制的智能化。出入口控制節(jié)點位于停車場的出入 口處?？刂乒?jié)點隨時監(jiān)聽 CAN 總線上的各種消息。 (1)基本節(jié)點中存儲著該節(jié)點控制的照明設備與其它節(jié)點的傳感器的互聯關系。當某一基本節(jié)點接收到其它節(jié)點發(fā)送的傳感器信息時，該基本節(jié)點搜索本地的互聯關系，并打開與此傳感器相關的照明設備； (2)當基本節(jié)點接收到上位機發(fā)送的下載命令時，基本節(jié)點將與之相關的控制方案下載到 本地； (3)基本節(jié)點利用與之相連的傳感器監(jiān)測車輛、人員的情況。當監(jiān)測車輛、人員時，該基本節(jié)點便通過 CAN 總線向系統(tǒng)中的其它節(jié)點發(fā)送相關的傳感器的信息； (4)主控節(jié)點隨時監(jiān)聽 CAN 總線上的各種命令，并通過狀態(tài)指示燈隨時反映停車場的各個照明回路的狀態(tài)。 本章小結 本章對停車場智能燈光系統(tǒng)作了總體原理說明，設計了整個系統(tǒng)的工作流程。配以框圖較為詳細的分析了車輛進出車庫 、停庫等 的設計思路， 提出系統(tǒng)由 上位機、 CAN 適配器、包括出入口控制節(jié)點、現場控制節(jié)點等部分構成，各節(jié)點間通過 CAN 總線進行通信。并且對 整個設計中的重點――控制節(jié)點作了較明確的說明分析，為整個設計提供了一個很合適很易行的研究方向。 趙李鳳：基于 CAN 總線的停車場智能燈光系統(tǒng)的軟件設計 6 第三章 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)智能節(jié)點方案比較 本系統(tǒng)中的智能節(jié)點可選用兩種設計方案。 方案一： CAN控制器 SJA1000和 32位 ARM微處理器 S3C44BOX構成的 CAN通訊節(jié)點。對SJA1000的操作是通過對其內部寄存器的設置和讀寫來完成的，由于其內部寄存器具有連續(xù)地址，所以可以把 SJA1000當作一個外部 RAM器件，對其操作即可以看作對外部 RAM的操作。 S3C44B0X是 SAMSUNG(三星 )公司一款基于 ARM7TDMI的 32位精簡指令集 (RISC)微處理器。該處理器對外設的擴展可以采用兩種方式：一種是直接采用 CPU的總線進行擴展，另一種是采用 I/O口擴展。 S3C44BOX的總線是非復用的，地址和數據總線分別可以被設置為 8位、 l6位或者 32位模式，其外部地址最大為 256MB，分為 8個 BANK，每個 BANK32MB，分配一根片選信號線 CS。總線讀寫方式和一般的 CPU基本相同。 但是 SJA1000與 S3C44BOX之間的接口信號時序不是完全兼容的，所以必須對 S3C44BOX的讀寫 時序進行變換，使其滿足 SJA1000的接口要求。主要包括地址數據復用總線的設計、地址鎖存信號 ALE的設計、讀寫信號 RD、 WR的設計和片選信號 CS的設計。 方案二 :采用 8051+SJA1000+82C250組合的方式實現 CAN的通信。由于 8051的時序和SJA1000的工作時序是一樣的，所以只需將 SJA1000的各個引腳與 8051的相應引腳相連即可。 SJA1000的 AD0～ AD7連接到 8051的 P0口， /CS連接到 8051的 ， 0的 CPU片外存貯器地址可選中 SJA1000， CPU通過這些地址 SJA1000執(zhí)行相應的讀寫操作。 SJA1000的 /RD、/WR、 ALE分別與 8051的對應引腳相連， /INT 接 8051的 /INT0。 從上面兩個方案分析可知，方案二比方案一易于實現，使用靈活，對于本課題只是該系統(tǒng)中的一部分，如果選擇方案一，可能會在整個系統(tǒng)中 S3C44B0X資源缺乏。選用方案二只需使用時將該模塊的 UART接口與需要主控制器的 UART接口相連可，所以本設計中選用方案二。 系統(tǒng)智能節(jié)點的設計 主要器件介紹 (1) SJA1000 SJA1000是一種應用于汽車和一般工業(yè)環(huán)境 的獨立 CAN總線控制器，經過簡單總線連接可完成 CAN總線的物理層和數據鏈路層的所有功能。其硬件與軟件設計和 PCA82C200的基本CAN模式 BasicCAN兼容。同時新增加的增強 CAN模式 PeliCAN還可支持 。 SJA1000的主要特性如下 ① 擴展接收緩沖器 (64字節(jié) FIFO)。采用 24MHZ時鐘頻率 。位通訊速率為 1Mbps。 ② 支持 ，支持 11和 29位標識符 。 ③ 增強 CAN模式 (PeliCAN)。 ④ 支持多種微處理器接口 。 ⑤ 可編程 CAN輸出驅動配置 。 ⑥ 工作溫度范圍為一 40125176。C: 銅陵學院畢業(yè)論文（設計） 7 S J A 1 0 0 011 41 0987654321 31 21 12 81 51 92 02 12 22 32 42 52 62 71 61 71 8A D 6A D 7A L E / A SC SR D / EW RC L K O U TV S S 1X T A L 1X T A L 2M O D EV D D 3T X 0T X 1A D 5A D 4A D 3A D 2A D 1A D 0V D D 1V S S 2R X 1R X 0V D D 2R S TI N TV S S 3S J A 1 0 0 0 T11 41 0987654321 31 21 12 81 51 92 02 12 22 32 42 52 62 71 61 71 8A D 6A D 7A L E / A SC SR D / EW RC L K O U TV S S 1X T A L 1X T A L 2M O D EV D D 3T X 0T X 1A D 5A D 4A D 3A D 2A D 1A D 0V D D 1V S S 2R X 1R X 0V D D 2R S TI N TV S S 3M G K 6 1 6M G K 6 1 7 圖 31 SJA1000的引腳及封裝 表 31 管腳排列及功能說明 符號 引腳 說明 AD7AD0 2,1,2823 多路地址 /數據總線。 ALE/AS 3 ALE 輸入信號（ Intel 模式） ,AS 輸入信號（ Motorola 模式）。 /CS 4 片選輸入低電平允許訪問 SJA1000。 /RD /E 5 微控制器的 /RD 信號（ Intel 模式）或 E 使能信號（ Motorola模式）。 /WR6 6 微控制器的 /WR 信號（ Intel 模式）或 RD/（ /WR） 信號（ Motorola模式）。 CLKOUT 7 SJA1000 產生的提供給微控制器的時鐘輸出信號；時鐘信號來源于內部振蕩器且通過編程驅動；時鐘控制寄存器的時鐘關閉位可禁止該引腳。 CLKOUT 7 SJA1000 產生的提供給微控制器的時鐘輸出信號；時鐘信號來源于內部振蕩器且通過編程 驅動；時鐘控制寄存器的時鐘關閉位可禁止該引腳。 VSS1 8 接地。 XTAL1 9 輸入到振蕩器放大電路；外部振蕩信號由此輸入。 XTAL2 10 振蕩放大電路輸出；使用外部振蕩信號時左開路輸出。 MODE 11 模式選擇輸入。 1=Intel 模式， 0=Motorola 模式。 趙李鳳：基于 CAN 總線的停車場智能燈光系統(tǒng)的軟件設計 8 VDD3 12 輸出驅動的 5V 電壓源。 TX0 13 從 CAN 輸出驅動器 0 輸出到物理線路上。 TX1 14 從 CAN 輸出驅動器 1 輸出到物理線路上。 VSS3 15 輸出驅動器接地。 /INT 16 中斷輸出，用于中斷 微控制器； /INT 在內部中斷寄存器各位都被置位時低電平有效； /INT 是開漏輸出，且與系統(tǒng)中的其它 /INT是線或的；此引腳上的低電平可以把 IC 從睡眠模式中激活。 /RST 17 復位輸入，用于復位 CAN接口（低電平有效） 。把 /RST引腳通過 電容連到 VSS ,通過電阻連到 VDD 可自動上電復位 (例如 C=1u F。R=50k)。 VDD2 18 輸入比較器的 5V 電壓源。 RX0 RX1 19， 20 從物理的 CAN 總線輸入到 SJA1000 的輸入比較器；支配控制電平將會喚醒 SJA1000 的睡眠模式；如果 RX1 比 RX0 的電平高，就讀支配（控制）電平，反之讀弱勢電平；如果時鐘分頻寄存器的 CBP 位被置位，就旁路 CAN 輸入比較器以減少內部延時（此時連有外部收發(fā)電路）；這種情況下只有 RX0 是激活的；弱勢電平被認為是高而支配電平被認為是低。 VSS2 21 輸入比較器的接地端。 VDD1 22 邏輯電路的 5V 電壓源。 SJA1000內部結構主要由接口管理邏輯 IML、信息緩沖器 (含發(fā)送緩沖器 TXB和接收緩沖器 RXFIFO)、位流處理器 BSP、接收過濾器 ASP、位時序處理邏輯 BTL,錯誤管理邏輯 EML、內部振蕩器及復位