基于以太網(wǎng)和CAN總線的樓宇自動化系統(tǒng)設(shè)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(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層、物理和數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)從應(yīng)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(yīng)用層接收。考慮到系統(tǒng)實時性，我們采用UDP傳輸協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳送。編寫UDP通信的任務(wù)時分為服務(wù)器方式和客戶機(jī)方式兩種，服務(wù)器方式是先接收到數(shù)據(jù)再進(jìn)行處理，而客戶機(jī)則是先發(fā)生數(shù)據(jù)，然后等待回應(yīng)處理。UDP進(jìn)程的流程如圖4所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/159681.htm
數(shù)據(jù)報的接收是通過一個任務(wù)來進(jìn)行的。該任務(wù)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(jìn)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(wù)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(jìn)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(yīng)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(yīng)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(guān)鍵部位實驗驗證
設(shè)備節(jié)點(diǎn)樣機(jī)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(jī)，再通過局域網(wǎng)傳至主控計算機(jī)；具有多路I／O接口(可外接繼電器)，能接收上位機(jī)命令改變I／O口的輸出。上位機(jī)使用ARM核心板外擴(kuò)通信接口作為實驗板，主控機(jī)使用路由器接入，控制界面由VC++編寫。實驗時將IP地址設(shè)為一固定的私有IP，網(wǎng)關(guān)IP設(shè)為內(nèi)置交換機(jī)的TP-LINK路由器IP，設(shè)置好路由器工作方式后即可運(yùn)行。以溫度采集與繼電器控制為例，驗證了主控機(jī)對設(shè)備節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控和管理功能，表明該方案技術(shù)切實可行。
5 結(jié)束語
提出了一種實時性較高、實用性較強(qiáng)的樓宇自動化控制系統(tǒng)解決方案，并對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了驗證。系統(tǒng)技術(shù)成熟，易于維護(hù)和擴(kuò)展，可以將建筑內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備的信息進(jìn)行分析、歸類、處理、判斷，對各系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，使各下屬設(shè)備協(xié)調(diào)有序的工作，并及時處理故障。
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