基于以太網(wǎng)和CAN總線的樓宇自動化系統(tǒng)設計
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3．3 嵌入式TCP／IP協(xié)議棧的實現(xiàn)方法
嵌入式TCP／IP協(xié)議棧同樣由套接字來實現(xiàn)，主要包括IP、ARP、ICMP、TCP、UDP協(xié)議等等。TCP／IP模型結(jié)構(gòu)分為4層，由上到下分別是：應用層、運輸層、網(wǎng)絡層、物理和數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)從應用層發(fā)出，經(jīng)過套接字封裝，傳輸至數(shù)據(jù)鏈路層，交由以太網(wǎng)發(fā)送模塊處理。同樣的，以太網(wǎng)接收模塊收到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過解包，最終交由應用層接收?？紤]到系統(tǒng)實時性，我們采用UDP傳輸協(xié)議進行數(shù)據(jù)和命令的傳送。編寫UDP通信的任務時分為服務器方式和客戶機方式兩種，服務器方式是先接收到數(shù)據(jù)再進行處理，而客戶機則是先發(fā)生數(shù)據(jù)，然后等待回應處理。UDP進程的流程如圖4所示。本文引用地址：http://yuyingmama.com.cn/article/159681.htm
數(shù)據(jù)報的接收是通過一個任務來進行的。該任務優(yōu)先級較高，可以通過時問片來觸發(fā)，也可以通過中斷來觸發(fā)。Rec_Packet()函數(shù)是底層的驅(qū)動程序函數(shù)，它在接收時調(diào)用了Rec_Ethemet_Packed()函數(shù)進行以太網(wǎng)層處理，而Rec_Ethemet_Packed()函數(shù)又調(diào)用了IP_PROCESS()函數(shù)。IP層的處理由IP_PROESS()函數(shù)執(zhí)行，它將UDP報通過消息隊列交給UDP處理任務去執(zhí)行。
數(shù)據(jù)報的發(fā)送與數(shù)據(jù)報的接收是一個相反的過程，是由上層協(xié)議函數(shù)調(diào)用下層協(xié)議函數(shù)來進行的。上層UDP處理函數(shù)或Socket接口函數(shù)都是通過調(diào)用Send_Ip_Frame()函數(shù)來發(fā)送IP報的，而Send_Ip_Frame()函數(shù)則調(diào)用Send_Ip_To_LLC()函數(shù)來處理IP地址對應MAC地址的事情，然后Send_Ip_To_LLC()再調(diào)用Send_Ethemet_Frame()函數(shù)，把對應的MAC地址寫入發(fā)送區(qū)，最后調(diào)用驅(qū)動程序的發(fā)送函數(shù)Send_Packet()。
4 關鍵部位實驗驗證
設備節(jié)點樣機如圖5所示，它帶有一個DS18B20數(shù)字溫度傳感器，實時將溫度數(shù)據(jù)通過CAN傳輸至上位機，再通過局域網(wǎng)傳至主控計算機；具有多路I／O接口(可外接繼電器)，能接收上位機命令改變I／O口的輸出。上位機使用ARM核心板外擴通信接口作為實驗板，主控機使用路由器接入，控制界面由VC++編寫。實驗時將IP地址設為一固定的私有IP，網(wǎng)關IP設為內(nèi)置交換機的TP-LINK路由器IP，設置好路由器工作方式后即可運行。以溫度采集與繼電器控制為例，驗證了主控機對設備節(jié)點的監(jiān)控和管理功能，表明該方案技術切實可行。
5 結(jié)束語
提出了一種實時性較高、實用性較強的樓宇自動化控制系統(tǒng)解決方案，并對關鍵技術進行了驗證。系統(tǒng)技術成熟，易于維護和擴展，可以將建筑內(nèi)各種機電設備的信息進行分析、歸類、處理、判斷，對各系統(tǒng)設備進行集中監(jiān)控和管理，使各下屬設備協(xié)調(diào)有序的工作，并及時處理故障。
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