樓宇可視對講門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目：樓宇可視對講門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號：20101603專業(yè)班級：建筑電氣與智能化指導(dǎo)教師：完成時間：2014年5月20日摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，樓宇智能化的概念已經(jīng)越來越深入人心，樓宇智能化市場隨之迅速成長，智能建筑也已進(jìn)入高技術(shù)化、實(shí)用化發(fā)展階段，未來樓宇智能化市場前景廣闊。對講門禁系統(tǒng)作為智能樓宇中安防系統(tǒng)的重要組成部分，已經(jīng)從普通對講發(fā)展到可視對講，可視對講功能日益趨向于多樣化和綜合化。可視對講系統(tǒng)的發(fā)展依然受到帶寬和處理機(jī)運(yùn)算速率的影響，高性能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要高速處理芯片和優(yōu)秀的壓縮算法，價格成為制約數(shù)字可視對講系統(tǒng)市場應(yīng)用的重要因素。采用單片機(jī)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)音頻、視頻信號的傳輸及基本控制，并且在抗干擾性、低價位、易調(diào)試等方面具有顯著的優(yōu)勢。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89S51作為樓宇可視對講門禁系統(tǒng)的控制核心，采用單片機(jī)智能控制技術(shù)和CAN總線現(xiàn)場通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個性價比較高的樓宇可視對講門禁系統(tǒng)，并給出了其完整的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)，詳細(xì)論述了系統(tǒng)各部分對應(yīng)的軟件流程策劃方案，較好實(shí)現(xiàn)了樓宇可視對講系統(tǒng)的基本功能。

關(guān)鍵詞：可視對講門禁系統(tǒng)；智能化建筑；單片機(jī)；CAN總線AbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,theconceptofintelligentbuildingalreadymoreandmoredeeplyrootedin,intelligentbuildingmarketwithrapidgrowth,intelligentbuildingalsohasenteredthestageofhightechnology,practicaldevelopment,intelligentbuildingmarketprospectwillbewideinthefuture.Intercomentranceguardsystemasanimportantpartofintelligentbuildingsecuritysystem,hasdevelopedfromordinaryintercomtovisualintercom,itsfunctionsincreasinglytendtobediverseandcomprehensive.Thedevelopmentofthevisualintercomsystemisstillundertheinfluenceofbandwidthandprocessorspeed,thedesignofthehigh-performancesystemsneedhigh-speedprocessingchipandexcellentcompressionalgorithm,pricesbecomeanimportantfactorofdigitalvideointercommarketapplication.Byusingsinglechipmicrocomputertechnologytorealizeaudio,videosignaltransmissionandbasiccontrol,andithassignificantadvantageinstronganti-interference,lowprice,easydebuggingandsoon.ThisdesignusesthesinglechipmicrocomputerAT89S51asmasterchipofbuildingvisualintercomentranceguardsystem,usingsingle-chipmicrocomputerintelligentcontroltechnologyandCANbuscommunicationtechnology,toachieveahighcostperformanceofbuildingvisualintercomentranceguardsystem.Thisdesigngivesthecompletehardwarecircuitandsoftwaredesign,describedallpartssoftwareprocessplanningschemesofsystemindetail,realizethebasicfunctionofbuildingvisualintercomsystem.Keywords:Visualintercomsystem;Intelligentbuilding;MCU;CANbus目錄摘要 IIAbstract III目錄 IV第1章緒論 11.1課題設(shè)計(jì)的背景及意義 11.2相關(guān)發(fā)展動態(tài)與現(xiàn)狀 21.3方案選擇論證 4第2章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 102.1系統(tǒng)基本組成 102.2工作原理 102.3系統(tǒng)主要功能 112.4設(shè)計(jì)的目標(biāo)和特點(diǎn) 12第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 133.1門口機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 133.2住戶分機(jī)硬件設(shè)計(jì) 163.3管理機(jī)硬件設(shè)計(jì) 173.4其它部分硬件設(shè)計(jì) 18第4章系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 224.1CAN總線通信 224.2CAN總線控制器 234.3CAN通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 254.4CAN通信協(xié)議設(shè)計(jì) 28第5章系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì) 315.1軟件設(shè)計(jì)整體規(guī)劃 315.2門口機(jī)模塊軟件設(shè)計(jì) 315.3住戶分機(jī)模塊軟件設(shè)計(jì) 335.4管理機(jī)模塊軟件設(shè)計(jì) 345.5CAN網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì) 365.6程序的調(diào)試 40結(jié)論 42參考文獻(xiàn) 43致謝 45附錄 46第1章緒論1.1課題設(shè)計(jì)的背景及意義樓宇智能化是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)等對建筑物內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行自動控制，對信息資源進(jìn)行管理，為用戶提供信息服務(wù)，它是建筑技術(shù)適應(yīng)現(xiàn)代社會信息化要求的結(jié)晶。智能樓宇的發(fā)展史，是一個從監(jiān)控到管理的發(fā)展史，1984年在美國康涅狄格州哈特福德市，人們對一座舊的金融大樓進(jìn)行了翻修改造，鋪設(shè)了大量的通信電纜，增加了程控交換機(jī)和計(jì)算機(jī)等辦公自動化設(shè)備，并將樓內(nèi)的機(jī)電設(shè)備均用計(jì)算機(jī)控制和管理，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與通信設(shè)施連接，向樓內(nèi)的住戶提供文字處理、語音傳輸、信息檢索、發(fā)送電子郵件和信息資料等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了辦公自動化、設(shè)備自動控制和通信自動化，成為智能樓宇第一次在世界上出現(xiàn)的標(biāo)志[1]。智能樓宇主要是考慮建筑物的結(jié)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)和物業(yè)管理系統(tǒng)之間的內(nèi)在關(guān)系，進(jìn)行優(yōu)化組合，來提供一個投資合理，具有高效、節(jié)能、舒適、便利的環(huán)境，使住戶的生活更加便捷、舒適。從20世紀(jì)80年代起，由于微電腦技術(shù)的發(fā)展和信號傳輸技術(shù)的進(jìn)步，樓宇內(nèi)的各種設(shè)備不需要一對一地進(jìn)行配線和狀態(tài)監(jiān)測，一對信號線就可以傳送多種信號，所有設(shè)備的狀態(tài)都可以顯示于中央監(jiān)控室內(nèi)，易進(jìn)行操作和管理，不但節(jié)省了人力，而且提高了效率。但是在控制方面，大部分的系統(tǒng)運(yùn)算處理仍需要集中到中央控制室內(nèi)由主機(jī)進(jìn)行處理。當(dāng)時中央監(jiān)控系統(tǒng)的功能，多限于設(shè)備初級狀態(tài)的變化顯示，直接進(jìn)行控制管理，以及對現(xiàn)場傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理等[2]。以前需要由中央監(jiān)控主機(jī)完成的各種功能，在21世紀(jì)的今天，己經(jīng)由一些低價格、高處理能力的現(xiàn)場控制器所取代。中央監(jiān)控系統(tǒng)的名稱就逐漸變?yōu)橹醒牍芾硐到y(tǒng)，其內(nèi)涵的范圍也由以前的集中監(jiān)視、集中控制，擴(kuò)大到集中監(jiān)視、集中管理以及分散式控制[3]。智能樓宇是多學(xué)科、高新技術(shù)的巧妙集成，也是綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力的表現(xiàn)，大量高新技術(shù)競相在此應(yīng)用。智能樓宇是將樓宇自動化系統(tǒng)BAS(BuildingAutomationsystem)、辦公自動化系統(tǒng)OAS(OfficeAutomationSystem)和通信自動化系統(tǒng)CAS(CommunicationAutomationsystem)通過綜合布線系統(tǒng)GCS(GenericCablingsystem)有機(jī)地結(jié)合在一起，并利用系統(tǒng)軟件構(gòu)建智能樓宇軟件平臺[4]；實(shí)時信息、管理信息、決策信息、視頻信息、語音信息以及各種其它信息通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)信息共享，以達(dá)到安全、舒適和便捷的工作環(huán)境；以提高工作效率為目的，達(dá)到節(jié)約能源和管理費(fèi)用；克服重復(fù)投資、控制系統(tǒng)的分離、服務(wù)缺乏保證、管理功能不全等缺點(diǎn)，來達(dá)到實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)[5]。因此，智能樓宇代表了21世紀(jì)高層建筑的走向，具有強(qiáng)大的生命力。智能建筑自1984年出現(xiàn)以來，在歐、美、日及世界各地得到迅速發(fā)展，發(fā)達(dá)國家的智能建筑已從早期的追求功能完備齊全，向高技術(shù)化、實(shí)用化和節(jié)能化方向發(fā)展。1992年中國進(jìn)入了智能大廈的高速發(fā)展階段，目前全國已有上千幢智能大廈，智能建筑在中國已成為建筑市場的大趨勢，也是建筑業(yè)中新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。樓宇智能化市場隨之迅速成長，樓宇智能化的概念已經(jīng)越來越深入人心，智能建筑也已進(jìn)入高技術(shù)化、實(shí)用化發(fā)展階段。經(jīng)過多年來的探索、推進(jìn)，我國樓宇智能化理論、建設(shè)法規(guī)、設(shè)計(jì)施工、物業(yè)管理等方面，也隨之得到較大發(fā)展。樓宇智能化優(yōu)勢突出，為人們生活帶來更多舒適體驗(yàn)，未來樓宇智能化市場前景廣闊。1.2相關(guān)發(fā)展動態(tài)與現(xiàn)狀1.2.1樓宇可視對講系統(tǒng)對講系統(tǒng)從上個世紀(jì)80年代興起于日本和歐美，在歐美國家、香港、臺灣等地區(qū)己經(jīng)采用了近20年，積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。1992年起，國外樓宇可視對講制造商進(jìn)入中國大陸市場，但其產(chǎn)品功能簡單。樓宇對講系統(tǒng)產(chǎn)品最早進(jìn)入國內(nèi)市場的是單戶型與單元型樓宇對講產(chǎn)品，并且功能比較單一，只能簡單實(shí)現(xiàn)訪客系統(tǒng)的基本功能。國內(nèi)的樓宇可視對講行業(yè)起步晚，但發(fā)展速度快，大致分三個階段。第一階段:1994-1999年，上海、廣州等沿海經(jīng)開區(qū)啟動房地產(chǎn)市場，開始出現(xiàn)樓宇可視對講產(chǎn)品的需求，早期產(chǎn)品基于模擬電路技術(shù)采用分立元件搭建，專線傳輸，功能簡單；第二階段：單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，音頻、視頻處理技術(shù)成熟，出現(xiàn)了黑白、彩色CRT可視對講系統(tǒng)和彩色TFTLCD可視對講系統(tǒng)；第三階段：2005年以來，產(chǎn)品趨于多樣化，生產(chǎn)廠商超過600家，RS485和CAN總線方式聯(lián)網(wǎng)方案被廣泛采用，基于TCP/IP的數(shù)字可視對講系統(tǒng)出現(xiàn)。大型廠商的樓宇智能產(chǎn)品集成度越來越高，實(shí)現(xiàn)了多門口機(jī)與多管理機(jī)系統(tǒng)，集成了安防報警、小區(qū)服務(wù)及信息發(fā)布等功能[6,7]。自從2000年以來，國內(nèi)外有實(shí)力的生產(chǎn)廠家集中開發(fā)聯(lián)網(wǎng)型樓宇智能產(chǎn)品，樓宇智能系統(tǒng)的集成度越來越高，對講系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化以及智能化是樓宇監(jiān)控今后發(fā)展的主要方向。隨著可視對講產(chǎn)品日趨標(biāo)準(zhǔn)化、工程安裝服務(wù)社會化，成本的進(jìn)一步降低、市場繼續(xù)擴(kuò)大和新技術(shù)的不斷引入，可視對講產(chǎn)品的功能也日趨多元化，產(chǎn)品成本也會逐步降低?？傊瑯怯羁梢晫χv產(chǎn)品的發(fā)展已經(jīng)到了一個全新的階段，但是還有很多方面不很成熟，未來樓宇可視對講產(chǎn)品將向新的高度發(fā)展[8]。的應(yīng)用，由多臺計(jì)算機(jī)和一些智能儀表以及智能部件實(shí)現(xiàn)的分布式控制是其最主要的特征，而數(shù)字傳輸信號也在逐步取代模擬傳輸信號。隨著微處理器的快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)過程現(xiàn)場成為可能，產(chǎn)生了以微處理器為核心，使用集成電路代替常規(guī)電子線路，實(shí)施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優(yōu)化控制等功能的智能設(shè)備。設(shè)備之間彼此通信、控制，在精度、可操作性以及可靠性、可維護(hù)性等都有更高的要求。由此，導(dǎo)致了現(xiàn)場總線（Fieldbus）的產(chǎn)生[10]?，F(xiàn)場總線主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。但由于各個國家各個公司的利益之爭，雖然早在1984年國際電工技術(shù)委員會/國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（IEC/ISA）就著手開始制定現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)，至今統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)仍未完成。很多公司也推出其各自的現(xiàn)場總線技術(shù)，但彼此的開放性和互操作性還難以統(tǒng)一。世界上存在著大約四十余種現(xiàn)場總線，如德國西門子公司的ProfiBus，挪威的FINT，Echelon公司的Lonworks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，丹麥ProcessData公司的P-net，以及MODBus，SDS，Arcnet，國際標(biāo)準(zhǔn)組織-基金會現(xiàn)場總線FF（FieldBusFoundation），WorldFIP，美國的DeviceNet等。這些現(xiàn)場總線大都用于過程自動化、醫(yī)藥領(lǐng)域、加工制造、交通運(yùn)輸、國防、航天、農(nóng)業(yè)和樓宇等領(lǐng)域，但大概不到十種的總線占有80%左右的市場[11]。該方案優(yōu)點(diǎn)：使用軟件編解碼器進(jìn)行視頻的編解碼，在應(yīng)用上具有較好的靈活性，能對圖像進(jìn)行比較復(fù)雜的處理。通過更換DSP中的軟件編碼器和解碼器可以同時實(shí)現(xiàn)多種視頻格式的編解碼，也使得對編解碼器的升級和優(yōu)化成為可能。該方案缺點(diǎn)：軟件編碼器的效率與采用的算法及其實(shí)現(xiàn)有著直接的關(guān)系，性能的優(yōu)化難度較大，所以整個系統(tǒng)的性能不如采用視頻編解碼專用集成電路芯片的系統(tǒng)。DSP芯片大多只集成了少量的外圍設(shè)備控制接口，需要對外圍設(shè)備的接口電路做大量的設(shè)計(jì)，這增加了系統(tǒng)開發(fā)的難度和生產(chǎn)成本。基于FPGA的處理系統(tǒng)從1984年Xilinx公司推出了第一片現(xiàn)場可編程門陣列（FieldProgrammableGateArray）至今，F(xiàn)PGA已經(jīng)歷了20多年的快速發(fā)展歷程，F(xiàn)PGA的邏輯規(guī)模已經(jīng)從最初的1000個可用門發(fā)展到現(xiàn)在的1000萬個可用門。FPGA采用了邏輯單元陣列這樣一個新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊、輸入輸出模塊和內(nèi)部連線三個部分，具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的特性[13]?？删幊唐舷到y(tǒng)（SystemOnaProgrammableChip，SOPC）是SOPC技術(shù)在可編程器件領(lǐng)域的應(yīng)用。SOPC基于FPGA芯片，將嵌入式處理器內(nèi)核、小容量片內(nèi)高速RAM、多種IP核以及大量的片上可編程邏輯資源集成在一塊硅片上，完成整個系統(tǒng)的主要邏輯功能。SOPC系統(tǒng)以軟核形式嵌入系統(tǒng)，可以根據(jù)實(shí)際需求對CPU進(jìn)行剪裁，對多種系統(tǒng)設(shè)置組合中進(jìn)行選擇，以達(dá)到系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)?；贔PGA的視頻處理系統(tǒng)把得到的模擬圖像信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片后轉(zhuǎn)換為ITU格式的數(shù)字信號輸入到FPGA內(nèi)部，在NiosⅡ的控制和調(diào)度下由FPGA完成圖像的編解碼以及顯示和傳輸?shù)裙δ?。系統(tǒng)所需要的功能模塊可由用戶用硬件描述語言自行開發(fā)，也可用IP核公司提供的專用IP核。該方案優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)大的并行處理能力和可定制流水線結(jié)構(gòu)讓FPGA非常適合視頻算法的實(shí)現(xiàn)，能對圖像進(jìn)行比較復(fù)雜的實(shí)時處理。用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，利用相應(yīng)的EDA工具，對NiosⅡ處理器及其外圍設(shè)備進(jìn)行構(gòu)建。該方案缺點(diǎn)：SOPC技術(shù)還處于發(fā)展階段，能夠獲得的信息和資料非常有限。用硬件描敘語言來實(shí)現(xiàn)圖像處理算法的難度較大，而用C語言在NiosII中實(shí)現(xiàn)圖像處理算法的效率太低。Altera公司的SOPC系統(tǒng)的集成開發(fā)工具SOPCBuilder編譯效率較低，硬件編譯時間過長。基于單片機(jī)的處理系統(tǒng)單片機(jī)SCMC(SingleChipMicroComputer)，又稱微控制器MCU（MicroControllerUnit）。自單片機(jī)誕生以來，已廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活的各個方面，單片機(jī)以其高速度、低功耗、低價格等優(yōu)點(diǎn)得到非常廣泛的應(yīng)用，其使用量每年以數(shù)百億片計(jì)。單片機(jī)已有超過70多個系列的近500個機(jī)種，國際上較有名、影響較大的公司及其產(chǎn)品有：Intel公司的MCS-48、MCS-51系列，Motorola公司的6805、68HCll系列產(chǎn)品，Zilog公司的Z8、Super8系列產(chǎn)品，仙童(Fairchild)公司和Mostek公司的F8、3870系列產(chǎn)品及ATMEL公司的89C51、89S51等[14]。單片機(jī)集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用微處理器于單片芯片中，可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。該方案優(yōu)點(diǎn)：單片機(jī)產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，在各種工業(yè)應(yīng)用中積累豐富經(jīng)驗(yàn)，業(yè)務(wù)程序的可移植性好，減少了系統(tǒng)開發(fā)的周期；外部接口便于數(shù)據(jù)的采集和控制，可采用C語言進(jìn)行軟件編程，外圍電路設(shè)計(jì)相對簡單，成本較低，系統(tǒng)整體相對經(jīng)濟(jì)合理。該方案缺點(diǎn)：視頻的采集編解碼對芯片的要求較高，單片機(jī)性能有限，易造成功耗較大；基于單片機(jī)的處理系統(tǒng)的可拓展性較小。綜上所述，三種設(shè)計(jì)方式相比較各有優(yōu)點(diǎn)且都能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能，但單片機(jī)的技術(shù)門檻較低且開發(fā)成本也較低，所以在處理器的選擇方案中選定51單片機(jī)作為控制部分的核心器件。1.3.2通信控制方式的選擇樓宇可視對講系統(tǒng)需要傳輸?shù)男盘栔饕腥悾謩e是音頻信號、視頻信號和數(shù)據(jù)信號。在系統(tǒng)布線的過程中，需要重點(diǎn)考慮的是音頻傳輸質(zhì)量、視頻傳輸質(zhì)量以及數(shù)據(jù)傳送質(zhì)量的優(yōu)劣。在介質(zhì)材料上，目前主要以多芯線為主流方式，視頻信號用同軸電纜傳送，音頻、數(shù)據(jù)以及電源線通常用RVV線，也可以使用網(wǎng)絡(luò)線。而常用的通信控制方式有以下幾種。RS485早期的樓宇對講的通信方式一般采用RS485總線，通過串行總線或并行總線連接,需設(shè)置獨(dú)立的視頻音頻通道才能進(jìn)行圖像傳輸,當(dāng)傳輸距離超出一定范圍,其視頻圖像容易出現(xiàn)衰減,圖像傳輸質(zhì)量不清晰，穩(wěn)定性較差；目前許多可視對講系統(tǒng)還是基于RS485總線構(gòu)建的,雖然其技術(shù)己經(jīng)比較成熟,但由于其只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng),通信方式也只能以主站輪詢的方式進(jìn)行,系統(tǒng)的實(shí)時性、可靠性較差,主節(jié)點(diǎn)任務(wù)繁忙，而且還會因個別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題,使得總線處于/死鎖狀態(tài)，一旦主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障就可能引起整個系統(tǒng)癱瘓；數(shù)據(jù)通信方式為命令響應(yīng)式，數(shù)據(jù)傳輸效率較低，同時當(dāng)通信下端出現(xiàn)異常時，數(shù)據(jù)不能立即上傳，靈活性較差，不能適應(yīng)實(shí)時性要求較高的場合。顯然RS485總線已難以滿足現(xiàn)代化樓宇可視對講系統(tǒng)的要求。Lonworks總線Lonworks是具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場總線技術(shù)，由美國Ecelon公司推出并由它們與摩托羅拉、東芝共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISO/OSI模型的全部七層通訊協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡化為參數(shù)設(shè)置，其通訊速率從300bps至15Mbps不等，直接通信距離可達(dá)到2700m（78kbps，雙絞線），支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電源線等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)相應(yīng)的安防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。Lonworks技術(shù)所采用的LonTalk協(xié)議被封裝在稱之為Neuron的芯片中并得以實(shí)現(xiàn)。集成芯片中有3個8位CPU；一個用于完成開放互連模型中第1～2層的功能，稱為媒體訪問控制處理器，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問的控制與處理；第二個用于完成第3～6層的功能，稱為網(wǎng)絡(luò)處理器，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)變量處理的尋址、處理、背景診斷、函數(shù)路徑選擇、軟件計(jì)量時、網(wǎng)絡(luò)管理，并負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信控制、收發(fā)數(shù)據(jù)包等；第三個是應(yīng)用處理器，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)與用戶代碼。芯片中還具有存儲信息緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)CPU之間的信息傳遞，并作為網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。Lonworks技術(shù)與產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統(tǒng)、工業(yè)過程控制等行業(yè)。另外，在開發(fā)智能通信接口、智能傳感器方面，Lonworks神經(jīng)元芯片也具有獨(dú)特的優(yōu)勢。Lonworks已經(jīng)建立了一套從協(xié)議開發(fā)、芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、控制模塊開發(fā)制造、OEM控制產(chǎn)品、最終控制產(chǎn)品、分銷、系統(tǒng)集成等一系列完整的體系結(jié)構(gòu)，吸引了數(shù)萬家企業(yè)參與到這項(xiàng)工作中來，這對于一種技術(shù)的推廣、應(yīng)用有很大的促進(jìn)作用。缺點(diǎn)：Lonworks總線的成本較高，雖然它兼容TCP/IP協(xié)議，但是并不能取代上層局域網(wǎng)直接掛接到INTERNET網(wǎng)上，另外，其仲裁方式很容易因數(shù)據(jù)無限重發(fā)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。CAN總線CAN（ControlAreaNetwork）最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。CAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連模型基礎(chǔ)上的，其模型結(jié)構(gòu)只取OSI底層的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和頂上層的應(yīng)用層。其信號傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/kbps，可掛接設(shè)備最多可達(dá)110個。CAN的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，因而傳輸時間短，受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯誤時，具有自動關(guān)閉的功能以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，使總線上的其它節(jié)點(diǎn)及其通信不受影響，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN支持多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任何節(jié)點(diǎn)均在任意時刻主動向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，支持點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。它采用總線仲裁技術(shù)，當(dāng)出現(xiàn)幾個節(jié)點(diǎn)同時在網(wǎng)絡(luò)上傳輸信息時，優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)則主動停止發(fā)送，從而避免了總線沖突[15]。已有多家公司開發(fā)生產(chǎn)了符合CAN協(xié)議的通信芯片，如Intel公司的82527，Motorola公司的MC68HC05X4，Philips公司的82C250等。還有插在PC機(jī)上的CAN總線接口卡，具有接口簡單、編程方便、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，常用的有Philips公司CAN控制器SJA1000。優(yōu)點(diǎn)：CAN總線是自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)時、可靠的數(shù)據(jù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，CAN總線是一種有效支持分布式控制和實(shí)時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò),具有可靠性