主页(http://www.pttcn.net):可视对讲系统中控制网络的设计
1.引言
2.小区可视对讲系统中的控制网络总线技术 Lonworks总线成本比较昂贵,虽然兼容TCP/IP协议,但是并不能取代上层局域网直接挂接到INTERNET上。另外,它的仲裁方式决定了它会因数据的无限重发而导致网络的瘫痪,这使Lonworks与CAN相比优势并不明显。 RS-485总线,是指一种标准异步串行通信接口。RS-485串行总线接口具有很强的抗共模干扰能力,允许一对双绞线上的一个发送器驱动多个负载设备。RS-485总线没有硬件通讯协议,其通讯协议完全依赖软件支持,其数据的丢失率正比于总线数据的流量,其网络不适合长期处于连续或长字串的收发状态。但由于其在长线传输的抗干扰能力以及传输速率方面的优势,485总线能满足在单幢多层住宅中构建智能网络单元内的数据传输要求。 CAN总线,又称控制器局域网,是Bosch公司推出的一种多主机局部网。由于其卓越的性能,极高的可靠性,独特灵活的设计和低廉的价格,现已广泛应用于工业现场控制、智能大厦、环境监控等众多领域[4,5>。CAN协议是建立在国际标准组织的开放系统互连参考模型基础上的,主要工作在数据链路层和物理层[6>,用户可在其基础上开发适合系统实际需要的应用层通信协议。CAN总线在数据通讯方面具有突出的可靠性、实时性和灵活性,不会因数据传输而导致网络瘫痪,其采用短帧结构,数据出错率极低。
3.CAN+RS458控制网络的提出 但就智能小区而言,由于其节点相对分散而数量巨大(一般有数百到数千个不等),且单层CAN总线网络的节点容限为110个(在不加接续器的情况下),所以为了不使底层网络过于复杂和降低成本,将底层网络分成两层:上层为CAN网络层,下层为RS-485网络层。这样,既达到了节点数和节点的灵活性方面的要求,避免了单独由CAN总线构建的底层网络的层次关系过于复杂,又利用了多主CAN网络性能方面的优势,弥补了单独的CAN底层网络及RS-485网络各自的缺点,充分发挥了两者自身的性能优势。
4.CAN+RS458控制网络的改进 对于RS-485多机通信模式,一般采用的是主从式多机通信本设计的改进之处在于采用另一种多机通信方式——对等式多机通信。 对等式多机通信与主从式多机通信的区别是主机不是固定在某一单机上,而是所有RS-485总线上的单机都可能成为主机,但是一次不可以有一个以上的主机同时存在。在这些单机中,只要有某一个成为主机,则其它单机就成为此总线上的从机。当前主机完成工作后,自动退出主机模式,作为普通单机。当单机需要作为主机时若此时总线上没有主机,则可以成为主机;若此时总线上有主机则需要等待当前主机完成工作后,才可能成为主机。 对等式多机通信虽然可以适应灵活多变的住户节点控制和通信,但是由于其控制原理是:当485通信链路中有一个节点取得发送资格后,其它各节点都要等待足够的时间长度,以此来避免多个节点同时争夺发送资格,引起发送数据的混乱和系统工作的无序,因而对于等待时间的控制非常重要。等待延时控制方式一般有两种:固定时间延时和动态延时。 对于固定时间延时是指当检测到当前网络有节点间的通信,其它节点都固定延时相同时间,延时时间到后各个节点再争取通信权。而动态延时是指当某个节点取得通信权时,发送一个网络广播通知其他节点等待,当通信完毕时再发送一个网络广播通知网络节点通信结束,其它节点可以争取通信权。 固定时间延时对于延时时间的控制不能做到准确,它根据信息长短不同;而在延时时间控制方面,只能粗略的划分为长信息延时和短信息延时。时间的粗陋估计对于网络利用率是很大浪费,使系统资源浪费和网络效率降低。对于动态延时,采用节点动态时间控制,达到了只要网络空闲,则任意节点可以即时进行通信,所以网络利用率高,但在网络控制方面比固定延时要复杂一些。
下面通过分析多机网络通信的网络有效利用率问题来说明采用对等式多机通信的优点:
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