CAN总线在家庭智能化控制系统中的研究与应用

　　0 引言

　　家庭智能控制系统的主要功能集中在家庭安全报警、电话或电脑远程控制、红外遥控、自动抄表控制、灯光和湿度控制等方面。根据智能终端设备传输数据和功能的不同可以把它分成两类子网，一类是传输数据以数据量小、速率低的家庭自动化控制设备;另一类是传输多媒体信息、(视频、音频信号)，信号量大、速率快，如视频会议、音频点播等。家庭智能终端设备可以采用总线结构组建成有线子网和无线子网，因各设备分布在家中不同的地方，对于组建成有线子网布线比较复杂，但是如果采用PLC与CAN总线构建成网络，将降低成本。

　　CAN(Controller Area Network，控制器局域网)是德国Bosch公司在20世纪80年代初为汽车检测控制而开发的一种串行数据通讯协议，它是一种多主机总线，通讯介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通讯速率为1Mb/s。CAN总线具有卓越的性能，极高的可靠性和独特的设计，广泛应用于工业自动化、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。

　　1 家庭智能化控制系统的组成

　　家庭智能化控制系统是电视、洗衣机、空调及水表、电表、燃气表等设备的指挥通信和信息管理的核心，主要功能是与远程控制系统进行数传通信，接收各种控制口令，完成对相应设备的实时控制。

　　控制系统中凡具有嵌入式微处理器或微计算机的单体均通过CAN总线相互连接。组成分布式局部网，实现数据交换和信息资源共享。这种设计具有以下优点：减少了通信端口、连接电缆;抗干扰能力强;配置灵活、系统扩展和升级方便;调试简单，检修方便。

　　由CAN总线组成的家庭智能化控制系统原理如图1所示。

　　2 PLC与CAN总线的连接

　　现以GE FANUC系列90 PLC为例，给出一个PLC与CAN总线的连接方案。

　　GE系列90 PLC都带有经转换的RS 232串行通讯口，编程计算机通过此串口与PLC进行通讯和编程。RS 232标准电平采用负逻辑，规定+3～+15V之间的任意电平为逻辑“0”电平，-3～-15V之间的任意电平为逻辑“1”电平。而CAN信号则使用差分电压传送，两条信号线称为“CAN _H”和“CAM_L”，静态时均为2.5 V左右，此时的状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”;用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显性”。显性时，通常电压值为：CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V。

　　RS 232串口的帧格式为：1位起始位，8位数据位，1位可编程的第9位(此位为发送和接收的地址/数据位)，1位停止位。而CAN的数据帧格式为：帧信息+ID+数据(可分为标准帧和扩展帧两种格式)。因此，设计时就需要有一个微控制器来实现电平和帧格式等的转换，其转换方式如图2所示。