基于Rabbit2000微處理器的網(wǎng)絡(luò)消防報警控制系統(tǒng)

當(dāng)前，為了適應(yīng)智能型高層建筑消防系統(tǒng)的需要，自動消防報警系統(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)，對城市火災(zāi)自動報警系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和處理，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)消防系統(tǒng)。此系統(tǒng)可對某一區(qū)域的消防報警信息進(jìn)行采集并及時將報警信息通過PC機(jī)發(fā)送到消防網(wǎng)絡(luò)，因而是消防報警系統(tǒng)走向監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化的橋梁。本系統(tǒng)以2000微處理器為核心設(shè)計，采用模塊化和智能式分布系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)消防系統(tǒng)，滿足了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)所要求的高可靠性通訊傳輸和高實(shí)時性。

1　Rabbit微處理器簡介

微處理器是Rabbit半導(dǎo)體公司生產(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)，具高度的兼容性，但它的性能有更大的提高，具有多達(dá)40個通用I／O引腳，內(nèi)建日歷、時鐘、看門狗、器、多級中斷、雙DMA通道，可外擴(kuò)4M至8M，用于數(shù)據(jù)存儲。Rabbit具有突出的計算速度，這對于實(shí)時操作系統(tǒng)是極為重要的。對于，傳統(tǒng)的微處理器硬件和軟件的開發(fā)已被簡化，不再需要在線仿真，用單根接口把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個串行端口，具有很強(qiáng)的組網(wǎng)通訊能力。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)行指令的時候，能使用超低功耗模式實(shí)現(xiàn)計算和執(zhí)行邏輯檢測，這為實(shí)現(xiàn)低功耗設(shè)計提供了方便。Rabbit2000可以實(shí)現(xiàn)冷啟動，因此未經(jīng)編程的存儲器可以接在適當(dāng)?shù)牡胤健Ｆ銻abbitCore模塊內(nèi)含Rabbit2000微處理器、大容量及，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／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 C7．0 Premier集編輯、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／485通訊，配備各種I／O驅(qū)動函數(shù)庫，完善的文件管理系統(tǒng)，可在Flash或上建立數(shù)據(jù)文件便于存儲系統(tǒng)或用戶數(shù)據(jù)。

2　系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，主要模塊單元為內(nèi)含Rabbit2000微處理器的RabbitCore 模塊（作為消防火警控制器），以及火警探測器、鍵盤控制板、液晶顯示模塊、DI／DO和PC機(jī)。其功能模塊圖如圖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，是整個系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)主要由Rabbit2000微處理器、×8的Flash存儲器、512K×8的、I／O、看門狗電路、后備、電源監(jiān)控電路、以太網(wǎng)控制芯片和復(fù)位電路組成。系統(tǒng)以22．的晶振頻率運(yùn)行，工作電壓為5V，工作電流為140MA。其組成框圖如圖2所示。

控制器模塊的主要任務(wù)是與火警探測器通信，以獲取各區(qū)域現(xiàn)場的火警信息，從而控制報警系統(tǒng)，并具有一定的故障檢測和處理能力。火警探測器掛接在適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?、具有抑制共模干擾能力的總線上，該總線連入Rabbit2000的串行口C，最多可掛接256個火警探測器?？刂破鲗鹁畔⑦M(jìn)行集中處理后，通過另一總線由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警信息后，按一定的協(xié)議格式對報警信息進(jìn)行包裝，并將之傳送到消防網(wǎng)絡(luò)上。在連接PC機(jī)的總線上可接入256個消防火警控制器，這樣形成一個樹形的網(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)于一個網(wǎng)關(guān)，把報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。其中，鍵盤控制板用來設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，包括本模塊的ID號、時間參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行模式等各種信息。液晶顯示模塊主要顯示系統(tǒng)時間，當(dāng)有火警信息到達(dá)時立即顯示火警地址編號。DI／DO主要控制及其它設(shè)備。

3　工作原理

整個系統(tǒng)采用總線式通訊，可接入多個消防火警控制器與PC進(jìn)行通訊。系統(tǒng)有兩種類型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，一種是與PC進(jìn)行通訊的火警控制器節(jié)點(diǎn)，另一種是火警控制器與探測器進(jìn)行通訊的探測器節(jié)點(diǎn)，這樣形成一個樹形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。傳輸協(xié)議采用規(guī)范化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)有BBC校驗位，且采用軟件容錯技術(shù)，確保通信正確性。管理軟件設(shè)有容錯陷阱，有效地消除隨機(jī)干擾引起的“死機(jī)”或“誤報”現(xiàn)象。主機(jī)為PC機(jī)，其網(wǎng)絡(luò)ID號為0，每個消防火警控制器都有一個唯一的大于0的ID號，以此組成局部控制網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)主機(jī)與控制器通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議格式時，它所發(fā)的信息幀中攜有目的控制器的ID號，如果目的控制器的ID號為0，則為廣播信息，每個控制器都要接收幀并進(jìn)行相應(yīng)的處理，否則只有和目的控制器的ID號相同的控制器才接收該幀并對幀格式和CRC檢驗和進(jìn)行判斷。消防火警控制器通過串口C偵聽火警探測器所發(fā)出的報警信息，如果該信息與前一次所發(fā)的信息相同則將該條信息過濾，否則將報警信息存入控制器中數(shù)據(jù)庫的尾部。在火災(zāi)報警時，火警探測器的報警信息中攜有火警地址編號和時間信息，而在自動故障報警時，報警信息由故障地址編號和故障等級信息組成?？刂破饔袃煞N運(yùn)行模式，模式一是雙向運(yùn)行，當(dāng)它收到報警信息時立即將該信息轉(zhuǎn)發(fā)給PC機(jī)，模式二是單向運(yùn)行，收到報警信息后首先在控制器的數(shù)據(jù)庫中保存該條信息，當(dāng)PC機(jī)來查詢火警信息時才發(fā)送給PC機(jī)。PC機(jī)由后臺的基于Winsock的網(wǎng)絡(luò)程序?qū)⒒鹁畔l(fā)往外部消防網(wǎng)絡(luò)。

4　結(jié)束語

本文介紹以Rabbit微處理器為核心的新型網(wǎng)絡(luò)消防系統(tǒng)的基本工作原理以及系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，該系統(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)時性及通信快速可靠的特點(diǎn)，應(yīng)用價值較高。