基于CAN的遠(yuǎn)程下載技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用

摘要: 變制冷劑流量(VRV) 空調(diào)控制系統(tǒng)具有多傳感器、溫度數(shù)據(jù)具有時(shí)滯特性，維護(hù)程序代碼和功能調(diào)試非常困難，因而提出利用VRV 系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)和單片機(jī)的Bootloader 特性，開發(fā)基于CAN 總線的遠(yuǎn)程下載功能。根據(jù)VRV 控制系統(tǒng)的應(yīng)用需求，制訂了通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了包括單點(diǎn)、多點(diǎn)及廣播等多種遠(yuǎn)程下載方式，并具有軟件復(fù)位、數(shù)據(jù)加解密、異常處理等新功能。該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于VRV 空調(diào)控制系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試，應(yīng)用效果良好。

0 引 言

變制冷劑流量(Variable Refrigerant Volume, VRV)空調(diào)系統(tǒng)是一種網(wǎng)絡(luò)空調(diào)系統(tǒng)，由制冷劑管路網(wǎng)絡(luò)和通訊信息流網(wǎng)絡(luò)組成，并且一臺(tái)室外機(jī)通過配管和通訊總線連接多臺(tái)室內(nèi)機(jī)，由在監(jiān)控室的監(jiān)控PC 機(jī)，監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1 所示。

VRV 空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖 1 VRV 空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

系統(tǒng)控制信息通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑管路網(wǎng)絡(luò)中制冷劑流量的精確調(diào)配，可使系統(tǒng)具有控溫舒適可靠、節(jié)能環(huán)保、節(jié)省建筑空間等優(yōu)勢(shì)，近十幾年得到迅猛的普及。

通訊信息流網(wǎng)絡(luò)是VRV 系統(tǒng)的重要組成部分。下文為敘述方便，將監(jiān)控PC 機(jī)稱為主機(jī)端、室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)統(tǒng)稱為目標(biāo)端。

由于每套系統(tǒng)都有多個(gè)參數(shù)需要傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)，并且溫度數(shù)據(jù)本身具有很大的時(shí)滯性，因而維護(hù)程序代碼和功能調(diào)試非常困難。本文提出一種利用VRV 的通信網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控PC機(jī)進(jìn)行程序遠(yuǎn)程下載的方法。

另外，VRV 空調(diào)系統(tǒng)的通信信息流網(wǎng)絡(luò)目前還沒有統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上各大廠家都是制定自己的總線標(biāo)準(zhǔn)，兼容性不夠。我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)VRV 控制系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)多方比較，最后鑒于CAN 總線高安全性、故障自動(dòng)退出等優(yōu)勢(shì)，選擇CAN 總線作為系統(tǒng)的通訊總線。

VRV 系統(tǒng)的室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)選一款支持CAN 模塊的Microchip公司的dsPIC33FJ 單片機(jī)作為主控制芯片。并且這款單片機(jī)本身支持Bootloader 功能，這為開發(fā)遠(yuǎn)程下載，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)和程序更新提供了一種可能。

本文開發(fā)出一種基于 CAN 總線，支持單點(diǎn)、多點(diǎn)及廣播等多種方式的遠(yuǎn)程下載的技術(shù)，并具有軟件復(fù)位、異常處理、數(shù)據(jù)加/解密等突出功能。這些功能極大方便了對(duì)VRV 空調(diào)控制系統(tǒng)的維護(hù)和應(yīng)用，也為初期進(jìn)行空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試提供了一種極為便利的手段。

1 總體設(shè)計(jì)方案

1.1 遠(yuǎn)程下載原理

目標(biāo)端復(fù)位后，在一個(gè)指定的時(shí)間內(nèi)，目標(biāo)端都監(jiān)測(cè)與主機(jī)端相連的通訊總線是否有數(shù)據(jù)流活動(dòng)。如果有，則跳轉(zhuǎn)到Bootloader 自舉程序，執(zhí)行Bootloader 自舉功能，將接收的數(shù)據(jù)，寫入目標(biāo)端的用戶應(yīng)用程序段，直到全部數(shù)據(jù)接收完成后，再跳轉(zhuǎn)到用戶應(yīng)用程序段，執(zhí)行剛接收到的新代碼，實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用程序的更新。如果超過時(shí)限，都沒有監(jiān)測(cè)到該總線上有數(shù)據(jù)流活動(dòng)，則直接跳轉(zhuǎn)到用戶應(yīng)用程序段，執(zhí)行原有的程序功能。

在此一共有三段程序：

⑴目標(biāo)端的自舉程序和用戶應(yīng)用程序。這兩個(gè)程序都是基于MAPLAB IDE 工具開發(fā)。

⑵主機(jī)端程序。這個(gè)程序是用Visual Studio C++開發(fā)，只有主機(jī)端程序才能主動(dòng)發(fā)起與目標(biāo)端自舉程序間的通信。

整個(gè)通訊過程如圖2 所示，其中：

(1)主機(jī)端程序讀取和解析MAPLAB IDE 編譯器生成的用戶應(yīng)用程序，并組織數(shù)據(jù)。

(2)通過CAN 總線將解析、重組后的數(shù)據(jù)傳輸給目標(biāo)端器件。

(3)目標(biāo)端自舉程序(Bootloader)，將收到的數(shù)據(jù)加載到目標(biāo)端器件相應(yīng)的FALSH 段上。

通訊過程示意圖

圖 2 通訊過程示意圖