基于短距无线通信及CAN总线的照明光源控制研究.docVIP

基于短距无线通信及CAN总线的照明光源控制研究 　　【摘要】光源产品的开环控制技术容易造成用电量的增加和环境污染，本文设计了一种新型照明控制系统，克服了控制相对分散，管理比较混乱，自动化程度低的传统照明控制系统的缺点，同时节约了能源，避免不必要的浪费，为人们生产生活提供一个更加智能化的环境。 　　【关键词】照明光源；无线网络；智能控制 　　1.前言 　　目前我国照明用电量占建筑用电的20%-30%，智能照明电气公司生产的场景控制器和调光产品基本上都采用开环控制，根据区域要求打开光源并调节光的输出，这样很难达到该环境最合理的照度，通常调节好一个照度水平后，不会再根据该环境的光线强度来改变照度。这种不合理的控制光源方法，增加了用电量，造成大量污染。无线传感器网络技术是本世纪最具影响力的技术之一，如果将无线传感技术应用到照明控制系统中，不仅会大大减少成本，而且节约资源，避免不必要的浪费。 　　本文提出的照明控制系统主要利用短距离无线通信和CAN总线技术，应用于小环境光源照明控制，由无线通信基站、无线通信从站和终端节点组成。本方案适合小环境光源控制，克服了自动化程度低、管理比较混乱、控制相对分散的传统照明控制系统的缺点，为人们生活提供一个更加智能化的环境。 　　2.原理及技术 　　本研究方案主要应用到短距离无线通信技术和CAN总线技术。其中，短距离无线通信技术采用低功率短距离无线通信技术，采用nRF905无线射频收发芯片。无线通信基站由STC89C52和nRF905无线收发器组成。STC89C52为改基站的控制芯片，用来产生控制信号，并对从站返回的状态做出反应，确保照明光源运转正常；nRF905无线收发器为基站信号发送设备，通过nRF905完成对控制信号的发送和对从站发送的照明光源状态信号的接收。 　　2.1 短距离无线通信 　　随着通信和信息技术的不断发展，短距离无线通信技术的应用步伐不断加快，正日益走向成熟。一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息且传输距离限制在较短范围（几十米）以内，就可称为短距离无线通信。短距离无线通信技术的工作频段为ISM频段，使用这类频段不需要任何许可证，通常只要求发射不超过一定的功率（通常低于1W），只要不干扰其它频段即可。目前常见的短距离无线通信经常应用于以下几个ISM频段：27MHz频段；2.4GHz频段和315MHz；433MHz和868MHz等频段。 　　2.2 CAN总线 　　CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线，是最有前途的现场总线之一。 　　3.选用部件 　　本方案所用设备主要为PHILIPS半导体生产PCA89C250收发器、SJA1000控制器和挪威Nordic公司nRF905无线收发器。 　　PCA82C250是CAN控制器的物理接口，其主要作用是：给BUS提供差动发送信号，给CAN控制器提供差动接受信号。该芯片采用5V直流电供电，PCA82C50是针对汽车中高速通讯的应用而设计，符合ISO11898标准。 　　SJA1000是一种CAN独立控制器，通常用于自动化领域，用来控制区域网络控制。SJA1000与控制器Basic CAN最主要的不同在于SJA1000提供了Pelican的全新工作模式，在该模式下，CAN总线符合全部的CAN2.0B协议。 　　挪威Nordic公司的nRF905芯片主要应用于小面积区域。nRF905在无线数据通信、无线报警及安全系统、无线监测、无线开锁、家庭自动化和玩具等诸多领域得到广泛应用。 　　4.系统硬件 　　4.1 nRF905通讯模块 　　nRF905与STC89C52单片机硬件接口如图1所示。 　　4.2 CAN控制收发器 　　本方案用到的PCA82C250芯片是为CAN协议配置的物理总线接口，能够为CAN总线提供差动发送能力，为SJA1000提供差动接收能力。图2为SJA1000与PAC82C250组成的硬件图。 　　5.系统软件 　　硬件操作需要通过软件来实现。软件的基本操作包括初始化和常规服务两部分。初始化服务包括SJA1000和nRF905两个芯片的初始化，SJA1000发送和接收的配置，nRF905的发送和接收的配置；常规服务包括：无线通信基站、无线通信从站、无线终端节点之间的通信。 　　5.1 CAN总线操作 　　初始化SJA1000芯片，配置SJA_MOD寄存器，进入复位模式，确定验收滤波器模式；配置SJA_CDR0