Z-WORLD 微處理器Rabbit2000在高層建筑消防中
當前，為了適應(yīng)高層建筑智能型消防系統(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)進行遠程數(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)運行的核心基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)消防報控制系統(tǒng)。通過此系統(tǒng)可對某一區(qū)域的消防報警消息進行采集并及時將報警信息通過PC機發(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)計網(wǎng)絡(luò)消防報警控制系統(tǒng)。
1 Rabbit微處理器簡介
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40個通用I/O引腳。內(nèi)建日歷、時鐘、看門狗、定時器、多級中斷、雙DMA通道，可外擴4～8MB Flash，用于數(shù)據(jù)存儲。對于8位總線的微處理器，Rabbit具有很高的計算速度。這對于實時操作系統(tǒng)是極為重要的。對于Rabbit2000，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1根接口電纜把PC串行口和基于Rabbit2000的目標系統(tǒng)連接起來就可實現(xiàn)軟件的開發(fā)。Rabbit2000具有4個串行端口，具有很強的組網(wǎng)通信能力。它能精確地產(chǎn)生脈沖和邊沿，可實現(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現(xiàn)計算和執(zhí)行邏輯檢測，為實現(xiàn)低功耗設(shè)計提供了方便。Rabbit2000可以實現(xiàn)冷啟動，因此未經(jīng)編程的Flash存儲器可以接在適當?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)實現(xiàn)監(jiān)控；具備RS232/485接口，可使各種串行設(shè)備快速進行網(wǎng)絡(luò)連接。Rabbit2000微處理器的軟件開發(fā)平臺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)動函數(shù)庫；完善的文件管理系統(tǒng)，可在Flash或SRAM上建立數(shù)據(jù)文件，便于存儲系統(tǒng)或用戶數(shù)據(jù)。
2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計
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，以及火警探測器、鍵盤控制板、液晶顯示模塊、DI/DO和PC機。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、256KB×8bit的Flash存儲器、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)是與火警探測器通信，以獲取火警信息，從而控制從報警系統(tǒng)?？刂破髂K具有一定的故障檢測和處理能力?；鹁綔y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個火警探測器?？刂破鲗鹁畔⑦M行集中處理后，通過另一個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行包裝，并將之傳送到消防網(wǎng)絡(luò)上。在連接PC機的RS485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機在這里的作用相當于一個網(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進行通信，以擴展系統(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、時間參數(shù)、系統(tǒng)運行模式等各種信息。液晶顯示模塊顯示系統(tǒng)時間及火警地址編號。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：一種是與PC進行通信的火警控制器節(jié)點；另一種是火警控制器與探測器進行通信的探測器節(jié)點。傳輸協(xié)議采用規(guī)范化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)有BBC校驗位，且采用軟件容錯技術(shù)。管理軟件設(shè)有容錯陷阱，有效地消除隨機干擾引起的“死機”或“誤報”現(xiàn)象。主機為PC機，其網(wǎng)絡(luò)ID號為0，每個上消防火警控制器都有1個唯一的大于0的ID號。當主機與控制器通信采用標準的協(xié)議格式，它所發(fā)的信息幀中攜有目的控制器的ID號。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，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檢驗和進行判斷。消防火警通過串口C偵聽火警探測器所發(fā)出的報警信息。如果該信息與膠一次所發(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?種運行模式：模式1是雙向運行，收到報警信息時立即將該信息轉(zhuǎn)發(fā)給PC機；模式2是單向運行，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PC機來查詢火警信息時才發(fā)送給PC機。PC機由后臺的基于Winsock的網(wǎng)絡(luò)程序?qū)⒒鹁畔⑼獠肯谰W(wǎng)絡(luò)。
報警系統(tǒng)程序框圖如圖3所示。
1 Rabbit微處理器簡介
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40個通用I/O引腳。內(nèi)建日歷、時鐘、看門狗、定時器、多級中斷、雙DMA通道，可外擴4～8MB Flash，用于數(shù)據(jù)存儲。對于8位總線的微處理器，Rabbit具有很高的計算速度。這對于實時操作系統(tǒng)是極為重要的。對于Rabbit2000，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1根接口電纜把PC串行口和基于Rabbit2000的目標系統(tǒng)連接起來就可實現(xiàn)軟件的開發(fā)。Rabbit2000具有4個串行端口，具有很強的組網(wǎng)通信能力。它能精確地產(chǎn)生脈沖和邊沿，可實現(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現(xiàn)計算和執(zhí)行邏輯檢測，為實現(xiàn)低功耗設(shè)計提供了方便。Rabbit2000可以實現(xiàn)冷啟動，因此未經(jīng)編程的Flash存儲器可以接在適當?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)實現(xiàn)監(jiān)控；具備RS232/485接口，可使各種串行設(shè)備快速進行網(wǎng)絡(luò)連接。Rabbit2000微處理器的軟件開發(fā)平臺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)動函數(shù)庫；完善的文件管理系統(tǒng)，可在Flash或SRAM上建立數(shù)據(jù)文件，便于存儲系統(tǒng)或用戶數(shù)據(jù)。
2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計
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，以及火警探測器、鍵盤控制板、液晶顯示模塊、DI/DO和PC機。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、256KB×8bit的Flash存儲器、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)是與火警探測器通信，以獲取火警信息，從而控制從報警系統(tǒng)?？刂破髂K具有一定的故障檢測和處理能力?；鹁綔y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個火警探測器?？刂破鲗鹁畔⑦M行集中處理后，通過另一個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行包裝，并將之傳送到消防網(wǎng)絡(luò)上。在連接PC機的RS485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機在這里的作用相當于一個網(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進行通信，以擴展系統(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、時間參數(shù)、系統(tǒng)運行模式等各種信息。液晶顯示模塊顯示系統(tǒng)時間及火警地址編號。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：一種是與PC進行通信的火警控制器節(jié)點；另一種是火警控制器與探測器進行通信的探測器節(jié)點。傳輸協(xié)議采用規(guī)范化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)有BBC校驗位，且采用軟件容錯技術(shù)。管理軟件設(shè)有容錯陷阱，有效地消除隨機干擾引起的“死機”或“誤報”現(xiàn)象。主機為PC機，其網(wǎng)絡(luò)ID號為0，每個上消防火警控制器都有1個唯一的大于0的ID號。當主機與控制器通信采用標準的協(xié)議格式，它所發(fā)的信息幀中攜有目的控制器的ID號。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，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檢驗和進行判斷。消防火警通過串口C偵聽火警探測器所發(fā)出的報警信息。如果該信息與膠一次所發(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?種運行模式：模式1是雙向運行，收到報警信息時立即將該信息轉(zhuǎn)發(fā)給PC機；模式2是單向運行，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PC機來查詢火警信息時才發(fā)送給PC機。PC機由后臺的基于Winsock的網(wǎng)絡(luò)程序?qū)⒒鹁畔⑼獠肯谰W(wǎng)絡(luò)。
報警系統(tǒng)程序框圖如圖3所示。
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