基于CEBus总线的智能小区监控系统设计
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摘要:该文提出了一种基于cebus总线(家庭消费总线),将扩频技术应运在电力线载波通信来提高智能小区监控系统的抗干扰能力,并采用Visual Basic6.0作为上位机开发系统语言实现PC机与单片机之间的串口通信及数据库开发。
关键词:现场总线;CEBus总线协议;SSC P300芯片;Visual Basic6.0
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)10-2491-02
A Project of Monitor and Control System of Smart Community Base on CEBus
WANG Jin
(Department of Electrical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 12300, China)
Abstract: Held out a smart community monitor and control system based on CEBus (Consumer Electronics Bus), the system adopts power line carrier communication based on spread spectrum communication to promote the antidisturbance, and uses Visual Basic 6.0 as development language for serial communication and developing database between PC and single-chip.
Key words: field bus; CEBus protocol; SSC P300 chip; Visual Basic6.0
随着时代节奏的加快,家庭自动化已成为现代人们生活中不可缺少的一部分,智能化住宅小区的建设也越来越成为自动化领域的研究热点。而智能化小区和家庭自动化的实现离不开现场总线的应用。本文所介绍的以CEBus作为总线协议使用具有电力线载波扩频技术的SSC P300芯片达到智能小区监控的目的,并采用应用最广泛的VB6.0语言实现上位机的系统管理及监控功能。其具体的结构层次如图1所示。
1 现场总线
现场总线控制系统(FCS)具有开放性、分散控制性和完全可互操作性等特点,即单片机置入传统的控制仪表中,使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力,采用各种媒体作为总线,把多个控制仪表连接成网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际需要的自动化控制系统。简而言之,它把单个分散的测量控制设备变成网络节点,以现场总线为纽带,把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络控制系统。
现场总线种类繁多,其中LonWorks具有全部七层协议但其价格昂贵不适用于自动化楼宇的使用,而CEBus总线使用最低三层和应用层共四层协议很容易实现与网络连接,从网络层跨到应用层,相比之下价格便宜的多。
2 CEBus总线
CEBus的全称是消费电子总线(Consumer Electronics Bus)。它的发展可以追溯到 1984 年,美国电气工业协会(EIA)的消费电子小组开始制定在家庭中使用的消费产品的网络通讯标准。此标准后来就被称作消费电子总线。直到 1992年,所有的消费电子总线规格说明书才得以,这就是EIA600标准。1994 年,“消费电子总线委员会”(CEBus Industry Coucil-CIC)成立,负责CEBus标准的制定和[1]。
消费电子总线网络拓扑结构可以是总线型、星型、树型或混合型。总线中的每个节点的地位是平等的,不需要一个主控设备。对于多节点竞争访问网络资源的解决方法是采用冲突检测和冲突解决(CSMACD/CR),网络中各节点的控制关系通过绑定来实现,从而使整个家庭中的电器系统能成为一个智能的整体。
2.1 CEBus总线协议
参照ISO的OSI网络协议建议书,消费电子总线采用其中四层为物理层、数据链路层、网络层和应用层,其基本框架如图所示。
1)物理层 物理层可分为SE子层和MDP子层。消费电子总线的物理层是开放的,目前支持的媒介有电力线、红外线、无线电、双绞线、同轴电缆等。特别是电力线,利用了家庭中已有的走线,而不需要另外布线,因而对于现有住宅的改造非常方便。
2)数据链路层 数据链路层可分为MAC子层和LLC子层。消费电子总线的数据链路层保证正确收发数据帧。网络层的主要功能是为了连接不同的物理媒体,例如,连接在双绞线和电力线上的设备之间要传递信息,就必须通过网络层来转发。
3)网络层,网络层负责路由、路桥、确定网址、流量控制,给数据分段、丢弃无线媒体受到的文件包等。由于网络层已超然于媒体之上,所以要考虑信息的跨媒体传输问题。
4)应用层 应用层包括了三个子层:消息传递子层(Message Transfer Layer),传递四种类型的消息;CAL子层是CEBus专为设备之间相互通信而设计的面向对象语言,一个设备就是一个对象;用户子层,根据CAL语言执行的结果来控制设备的运行。CAL语言全称公共应用语言,它定义了安全、照明,环境、能源管理、公用设施(水、电、煤气等)、计算机和娱乐等应用的一系列功能产品部件,构成业界普遍认同的家用电气模型[2]。
Intellon公司的芯片SSC P300/200符合CEBus总线标准,它采用电力线载波的扩频技术进行通信。
2.2 SSC P300
SSC P300网络接口控制器采用了电力线载波扩频技术进行通信,与主处理器一起可用于构造与 CEBus兼容的产品,SSC P300提供了EIA-600标准中的数据链路层服务及物理层的收发器,提供SSC(扩频载波)PL(电力线)技术,提供了SPI(串行接口)的接口,提供数据链路模式、控制和监控模式。从而使得本系统具有了高可靠、低成本、制作简易的特点。
3 VB的应用
3.1 串口通信的实现
利用VB6.0提供MSComm通信控件可以方便地访问串行接口。通过属性设置数据传输率,奇偶校验,缓冲区容量等以及通过方法和事件发送、接收数据和控制命令。
串口通信具体应用程序:
1)初始化
Public Sub Form_Load ()
'使用串口1
mPort = 1
'波特率1200,无奇偶校验,数据位8位,停止位为1位
MSComm1.Settings = "1200,n,8,1"
'当输入占用时,告诉控件读入接收缓冲区所有内容
MSComm1.InputLen = 0
'二进制
MSComm1.InputMode=1
'打开端口1
MSComm1.PortOpen = True
………
End Sub
2)上位机接收程序:
Public Sub Rec_data()
If 煤气.MSComm1.InBufferCount=2 Then
'检查接收缓冲区数据
Receive=MSComm.Input
Alarm=Receive
First=Alarm(0)
'节点所在地址
MQAddress= Alarm(1)
'楼层
MQFloar= Alarm(2)
'门牌号
MQRoom= Alarm(3)
'校验码
Check= Alarm(4)
Last=Alarm(5)
'奇偶校验
If(First=126)And(Last=126)And(MQAddress+MQFloar+MQRoom=Check) Then
'确定报警节点
MQspot=MQFloar*100+Room
Else
………
End Sub[3]
3.2 监控软件的设计
为更好的记录及操作数据需对采集上来的数据经数据库模块完成数据表的创建、数据库的管理等功能。利用VB6.0中的Type语句定义数据类型,自定义的数据类型可包含一个或多个任意数据类型的元素或任何类型的数组。自定义数据类型主要包括三个方面的内容:
1)数据的基本属性:基本属性包括数据的名称、数据ID编号、数据单位、数据类型、数据采样周期、数据值的数组、数据采集时刻以及相关的数据网络传输属性设置。
2)数据的存盘属性:存盘属性包括数据是否需要存盘、若需要存盘则需设置存入历史数据库时数据表的名称,若存盘则需选择是永久存盘还是非永久存盘,如果是非永久存盘则需设置数据在历史数据库中保存的时间。设置数据从实时数据库向历史数据库转储的方式,是取数据的平均值转储还是取数据的最新值转存。
3)数据的报警属性:数据报警、数据严重报警、数据报警优先级。可以选择不同的颜色来表示不同的报警级别。
在系统中,需要设置的实时数据很多,因此设计了一个实时数据属性设置统计表来记录每一个实时数据的相关设置。当一个实时数据完成上述4个界面的基本属性设置、存盘属性设置、报警属性设置后,系统会将相关设置自动输入数据属性设置统计表中。根据数据的不同类型做出响应从而实现智能化管理。
参考文献:
[1] 刘敢峰,吴明光.家庭自动化几种主流网络协议[J].电子技术应用,2003(2):6-8.
[2] 文冲,蒋群.现代时尚楼群智能化建筑ABC[M].北京:北京希望电子出版社,2001:25-38.
[3] 范逸之.利用VB实现串行通信技术[M].北京:清华大学出版社,2001:79-84.