級聯(lián)通信方式在火災(zāi)顯示盤設(shè)備上的應(yīng)用

摘 要：通信的穩(wěn)定性和實時性在消防領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用，本文主要闡述級聯(lián)通信方式在該領(lǐng)域的應(yīng)用，通過介紹現(xiàn)場火災(zāi)顯示盤設(shè)備之間的級聯(lián)通信方式，提出了具體方案，并在最后說明級聯(lián)方式在消防通信領(lǐng)域的特點和優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：消防報警；級聯(lián)；主從方式

1 概述

隨著全球氣候變暖和各種高能耗設(shè)備在實際生活的應(yīng)用，火災(zāi)隱患的監(jiān)測和預(yù)防已經(jīng)成為當(dāng)前公共安全的又一重大課題，而通信在消防報警領(lǐng)域就顯得尤為重要。本文探討一種新的通信應(yīng)用方式——級聯(lián)方式，通過提出具體的方案來說明該方式相對于傳統(tǒng)總線方式的優(yōu)勢。

2 總體方案

消防報警控制器安裝于機房，火災(zāi)顯示盤設(shè)備安裝于各處現(xiàn)場?；馂?zāi)顯示盤控制器采用NXP的lpc1788，內(nèi)部高達(dá)512KB的Flash存儲器，包括5個通用UART等豐富外設(shè)，主頻高達(dá)120MHz，火災(zāi)報警顯示盤由24V開關(guān)電源供電，顯示器采用大屏幕高亮彩屏TFT液晶顯示器，EMWIN進(jìn)行圖形界面編輯，峰值電流小于200MA，總功耗低于5W。

考慮到消防報警對數(shù)據(jù)實時性和準(zhǔn)確性的要求，通訊速率應(yīng)當(dāng)盡可能的高并且抗干擾能力強，所以將通訊速率設(shè)置為38400 bit/sec，數(shù)據(jù)格式：1位起始位，9位數(shù)據(jù)位（1位喚醒位+ 8位數(shù)據(jù)位），1位停止位，無奇偶校驗和流控機制。通訊上采用主從級聯(lián)方式，上一級火災(zāi)顯示盤作為主機，下一級火災(zāi)顯示盤作為從機，主機發(fā)送命令或者查詢狀態(tài)，從機返回需要的信息，命令轉(zhuǎn)發(fā)依次向下查詢，最終返回到控制器，響應(yīng)只向上反饋，僅當(dāng)目標(biāo)地址為控制器（地址為1）的時候逐級向上傳遞，最終反饋到控制器。

3 接線方式

火災(zāi)顯示盤之間采用直徑為0.8mm的雙絞線連接，相鄰火災(zāi)顯示盤之間距離小于1500m，以485總線方式依次串行級聯(lián)所有在線的火災(zāi)顯示盤設(shè)備。火災(zāi)顯示盤設(shè)備依次設(shè)置地址編號2-254（主控制器保留地址為1），相鄰火災(zāi)顯示盤之間地址編號增加或者減少1，每個火災(zāi)顯示盤設(shè)備使用兩個uart口，分別命名為A、B。A代表與上級火災(zāi)顯示盤連接接口，B代表與下一級火災(zāi)顯示盤連接接口，最后編號的火災(zāi)顯示盤B口連回控制器B端，構(gòu)成一個環(huán)形連接方式，如圖3.1所示。

[圖3.1 火災(zāi)顯示盤的環(huán)形連接方式]。

4 通信規(guī)約

4.1 通信數(shù)據(jù)格式

通信的數(shù)據(jù)格式見表4.1。

表4.1 通信數(shù)據(jù)格式

4.2 火災(zāi)顯示盤之間工作流程

火災(zāi)顯示盤之間的工作流程如圖4.1所示。

控制器首先發(fā)出一條指令，第一個顯示盤（地址編號為2）先接到信息，判斷是否為當(dāng)前地址，如果正確響應(yīng)控制器，如果不對應(yīng)，轉(zhuǎn)發(fā)向下一級。相鄰兩臺顯示盤接到數(shù)據(jù)立刻存儲轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)指令接收完畢后，立刻響應(yīng)給上一級設(shè)備，表示通訊線路正常。當(dāng)指令到達(dá)對應(yīng)地址的顯示盤之后，該顯示盤處理完指令，發(fā)送一個目標(biāo)地址是1的響應(yīng)，級聯(lián)線路的顯示盤設(shè)備依次向上一級轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)第一個（編號為2）顯示盤后，第一個顯示盤判斷目標(biāo)地址是1，立刻轉(zhuǎn)發(fā)到控制器，通訊過程結(jié)束。

控制器串口B用于檢測通訊是否正常并響應(yīng)目標(biāo)地址為1的指令，控制器發(fā)送指令在規(guī)定時間內(nèi)沒有到達(dá)控制器B（線路故障等），或者A在規(guī)定的時間內(nèi)沒有接收到響應(yīng)（目標(biāo)地址不存在等），均表示線路或者現(xiàn)場設(shè)置存在問題。

4.3 通訊異常

通訊異常處理是所有通訊的重中之重，該級聯(lián)方式在通訊問題上通過以下方法處理解決：若發(fā)送指令在規(guī)定的時間內(nèi)沒有接到響應(yīng)，說明線路出現(xiàn)問題，發(fā)送線路查詢指令（地址為1），相鄰兩臺火災(zāi)顯示盤依次握手通信，響應(yīng)不再向上傳送。傳送到最后一臺在線設(shè)備，接下來的設(shè)備由于某種原因通訊異常，該設(shè)備會超時，然后發(fā)送一條目標(biāo)地址為1的超時響應(yīng)信息（參數(shù)段包含當(dāng)通信故障火災(zāi)顯示盤地址），依次級聯(lián)往上級傳送給主控制器，根據(jù)當(dāng)前地址號，可以確定通訊異常的位置。

如圖4.2所示，通訊問題發(fā)生在火災(zāi)顯示盤2與火災(zāi)顯示盤3之間，當(dāng)前接收指令超時，發(fā)送查詢命令，具體流程如下：

控制器→火災(zāi)顯示盤1：控制器發(fā)送指令，火災(zāi)顯示盤1不響應(yīng)，直接轉(zhuǎn)發(fā)；

火災(zāi)顯示盤1→火災(zāi)顯示盤2：火災(zāi)顯示盤1發(fā)送指令，火災(zāi)顯示盤2響應(yīng)；

火災(zāi)顯示盤2→火災(zāi)顯示盤3：火災(zāi)顯示盤2發(fā)送指令通訊故障，火災(zāi)顯示盤2響應(yīng)超時，發(fā)送目標(biāo)地址為1，數(shù)據(jù)段中包含當(dāng)前火災(zāi)顯示盤地址的響應(yīng)超時指令；

火災(zāi)顯示盤3→控制器：將火災(zāi)顯示盤3的通訊故障信息逐級向上轉(zhuǎn)發(fā)，直到到達(dá)控制器端。

特殊情況下，如果火災(zāi)顯示盤1故障，則控制器會產(chǎn)生響應(yīng)超時，則可以判斷是第一個連接控制器的火災(zāi)顯示盤通訊線路異常。

5 結(jié)束語

根據(jù)設(shè)備在現(xiàn)場運行以及反饋的結(jié)果，級聯(lián)存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信方式有著響應(yīng)速度快，線路故障敏感，每級火災(zāi)顯示盤又起到中繼器的作用，從而延長了通訊距離，增強了抗干擾能力等特點。在實時性和安全性要求極高的消防領(lǐng)域，該通訊方式有著較大的優(yōu)勢，可以在消防報警行業(yè)予以推廣。

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作者簡介：

李飛，女，山東人，漢族，碩士，研究方向：數(shù)字信號處理。