摘要：介紹以Rabbit2000微處理器為核心新型網(wǎng)絡(luò)消防警控制系統(tǒng)的基本工作原理以及系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。該控制系統(tǒng)是采用模塊化和智能式分布技術(shù)而設(shè)計(jì)的，由于采用具有先進(jìn)通信能力微處理器控制，系統(tǒng)具有編程快捷、組網(wǎng)能力強(qiáng)、通信傳輸可靠、實(shí)時(shí)性高的特點(diǎn)，極有應(yīng)用價(jià)值。
當(dāng)前，為了適應(yīng)高層建筑智能型消防系統(tǒng)的需要，自動(dòng)消防報(bào)警系統(tǒng)正走向監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通過公用業(yè)務(wù)電話網(wǎng)，對(duì)城市火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和處理的管理，具有高可靠性、分散控制、集中監(jiān)視和管理的功能。而這一系統(tǒng)運(yùn)行的核心基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)消防報(bào)控制系統(tǒng)。通過此系統(tǒng)可對(duì)某一區(qū)域的消防報(bào)警消息進(jìn)行采集并及時(shí)將報(bào)警信息通過PC機(jī)發(fā)送到消防網(wǎng)絡(luò)，因而是消防報(bào)警系統(tǒng)走向監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化的橋梁。本系統(tǒng)以Rabbit2000微處理器為核心，采用模塊化和智能式的分布系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)消防報(bào)警控制系統(tǒng)。
1 Rabbit微處理器簡(jiǎn)介
Rabbit2000微處理器是Rabbit半導(dǎo)體公司所生產(chǎn)的8位微處理器。它和Z80系列微處理器有相似的結(jié)構(gòu)和高度的兼容性，但性能有很大的提高。具有多達(dá)40個(gè)通用I/O引腳。內(nèi)建日歷、時(shí)鐘、看門狗、定時(shí)器、多級(jí)中斷、雙DMA通道，可外擴(kuò)4～8MB Flash，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。對(duì)于8位總線的微處理器，Rabbit具有很高的計(jì)算速度。這對(duì)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是極為重要的。對(duì)于Rabbit2000，傳統(tǒng)的微處理器硬件和軟件的開發(fā)已被簡(jiǎn)化，不再需要在線仿真。用1根接口電纜把PC串行口和基于Rabbit2000的目標(biāo)系統(tǒng)連接起來就可實(shí)現(xiàn)軟件的開發(fā)。Rabbit2000具有4個(gè)串行端口，具有很強(qiáng)的組網(wǎng)通信能力。它能精確地產(chǎn)生脈沖和邊沿，可實(shí)現(xiàn)多優(yōu)先級(jí)中斷。處理器速度和功耗在程序控制之下，在處理器持續(xù)執(zhí)行指令的時(shí)候，能使用超低功耗模式實(shí)現(xiàn)計(jì)算和執(zhí)行邏輯檢測(cè)，為實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計(jì)提供了方便。Rabbit2000可以實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)，因此未經(jīng)編程的Flash存儲(chǔ)器可以接在適當(dāng)?shù)牡胤健Ｆ銻abbitCore RCM2000模塊內(nèi)含Rabbit2000微處理器、大容量Flash及SRAM、內(nèi)建以太網(wǎng)接口，可直接通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控；具備RS232/485接口，可使各種串行設(shè)備快速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。Rabbit2000微處理器的軟件開發(fā)平臺(tái)Dynamic C7.0 Premier集編程、編譯、鏈接、調(diào)試、下載于一體，并有完善的TCP/IP協(xié)議棧，支持全功能RS232/485通信，配備各種I/O驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)；完善的文件管理系統(tǒng)，可在Flash或SRAM上建立數(shù)據(jù)文件，便于存儲(chǔ)系統(tǒng)或用戶數(shù)據(jù)。
2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
主要模塊單元為內(nèi)含Rabbit2000微處理器的RabbitCore RCM2000模塊，作為消防火警控制器，以及火警探測(cè)器、鍵盤控制板、液晶顯示模塊、DI/DO和PC機(jī)。其功能模塊如圖1所示。
消防火警控制器模塊用于監(jiān)視和控制各功能部件，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)主要由Rabbit2000微處理器、256KB×8bit的Flash存儲(chǔ)器、512KB×8bit的SRAM、I/O接口電路、看門狗電路、后備電池、電源監(jiān)控電路、RTL8019AS以太網(wǎng)控制芯片和復(fù)位電路組成。系統(tǒng)以22.1MHz的晶振頻率運(yùn)行，工作電壓為5V，工作電流為140mA，組成框圖如圖2所示。
控制器模塊的主要任務(wù)是與火警探測(cè)器通信，以獲取火警信息，從而控制從報(bào)警系統(tǒng)。控制器模塊具有一定的故障檢測(cè)和處理能力。火警探測(cè)器掛接在RS485總線上。該總線連入Rabbit2000的串行口C，最多可掛接256個(gè)火警探測(cè)器。控制器對(duì)火警信息進(jìn)行集中處理后，通過另一個(gè)RS485總線由Rabbit2000的串行口D將這些信息傳至PC，或由PC來查詢。PC機(jī)在獲取控制器上的報(bào)警信息后，按一定的協(xié)議格式對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行包裝，并將之傳送到消防網(wǎng)絡(luò)上。在連接PC機(jī)的RS485總線上可接入256個(gè)消防火警控制器。這樣形成一個(gè)樹形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以此構(gòu)成監(jiān)控火警信息的局域網(wǎng)，而PC機(jī)在這里的作用相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)關(guān)，把報(bào)警信息傳送到外部網(wǎng)絡(luò)上。在這里，控制器的以太網(wǎng)接口也可用來和PC進(jìn)行通信，以擴(kuò)展系統(tǒng)功能。鍵盤控制板用來設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，包括本模塊的ID號(hào)、時(shí)間參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行模式等各種信息。液晶顯示模塊顯示系統(tǒng)時(shí)間及火警地址編號(hào)。DI/DO控制蜂鳴器及其它設(shè)備。
3 工作原理
系統(tǒng)有兩種類型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：一種是與PC進(jìn)行通信的火警控制器節(jié)點(diǎn)；另一種是火警控制器與探測(cè)器進(jìn)行通信的探測(cè)器節(jié)點(diǎn)。傳輸協(xié)議采用規(guī)范化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)有BBC校驗(yàn)位，且采用軟件容錯(cuò)技術(shù)。管理軟件設(shè)有容錯(cuò)陷阱，有效地消除隨機(jī)干擾引起的“死機(jī)”或“誤報(bào)”現(xiàn)象。主機(jī)為PC機(jī)，其網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)為0，每個(gè)上消防火警控制器都有1個(gè)唯一的大于0的ID號(hào)。當(dāng)主機(jī)與控制器通信采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議格式，它所發(fā)的信息幀中攜有目的控制器的ID號(hào)。如果目的控制器的ID號(hào)為0，則為廣播信息。每個(gè)控制器都要接收，否則只有和目的控制器的ID號(hào)相同的控制器才接收該幀并對(duì)幀格式和CRC檢驗(yàn)和進(jìn)行判斷。消防火警通過串口C偵聽火警探測(cè)器所發(fā)出的報(bào)警信息。如果該信息與膠一次所發(fā)的信息相同，則將該條信息過濾，否則將報(bào)警信息存入控制器中數(shù)據(jù)庫(kù)的尾部。在火災(zāi)報(bào)警時(shí)，火警探測(cè)器的報(bào)警信息中攜有火警地址編號(hào)和時(shí)間信息，而在自動(dòng)故障報(bào)警時(shí)，報(bào)警信息由故障地址編號(hào)和故障等級(jí)信息組成。控制器有2種運(yùn)行模式：模式1是雙向運(yùn)行，收到報(bào)警信息時(shí)立即將該信息轉(zhuǎn)發(fā)給PC機(jī)；模式2是單向運(yùn)行，收到報(bào)警信息后首先在控制器的數(shù)據(jù)庫(kù)中保存該條信息。當(dāng)PC機(jī)來查詢火警信息時(shí)才發(fā)送給PC機(jī)。PC機(jī)由后臺(tái)的基于Winsock的網(wǎng)絡(luò)程序?qū)⒒鹁畔⑼獠肯谰W(wǎng)絡(luò)。
報(bào)警系統(tǒng)程序框圖如圖3所示。
結(jié)束語
以Rabbit微處理器為核心的新型網(wǎng)絡(luò)消防報(bào)警控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信能力。由于采用了高性能的微處理器，系統(tǒng)具有高實(shí)時(shí)性。通信快速可靠的特點(diǎn)，極有應(yīng)用價(jià)值。
