基于Rabbit2000微处理器的网络消防报警控制系统

【摘　要】　介绍了以Rabbit2000微处理器为核心的新型网络消防报警控制系统的基本工作原理以及系统的软硬件设计。该控制系统采用模块化和智能式分布技术设计，具有编程快捷，组网能力强，通讯传输可靠，实时性高的特点。
    关键词：消防报警，Rabbit2000微处理器，局域网

　　当前，为了适应智能型高层建筑消防系统的需要，自动消防报警系统正走向监控网络化。监控网络通过公用业务电话网，对城市火灾自动报警系统进行远程数据采集和处理，具有高可靠性、分散控制、集中监视和管理的功能，而这一系统运行的核心基础是网络消防报警控制系统。此系统可对某一区域的消防报警信息进行采集并及时将报警信息通过PC机发送到消防网络，因而是消防报警系统走向监控网络化的桥梁。本系统以Rabbit2000微处理器为核心设计，采用模块化和智能式分布系统技术设计网络消防报警控制系统，满足了监控网络所要求的高可靠性通讯传输和高实时性。
1　Rabbit微处理器简介
　　Rabbit2000微处理器是Rabbit半导体公司生产的8位微处理器，它和Z80系列微处理器有相似的结构，具高度的兼容性，但它的性能有更大的提高，具有多达40个通用I／O引脚，内建日历、时钟、看门狗、定时器、多级中断、双DMA通道，可外扩4M至8MFlash，用于数据存储。Rabbit具有突出的计算速度，这对于实时操作系统是极为重要的。对于Rabbit2000，传统的微处理器硬件和软件的开发已被简化，不再需要在线仿真，用单根接口电缆把PC串行口和基于Rabbit2000的目标系统连接起来就可实现软件的开发。Rabbit2000具有4个串行端口，具有很强的组网通讯能力。它能精确地产生脉冲和边沿，可实现多优先级中断。处理器速度和功耗在程序控制之下，在处理器持续执行指令的时候，能使用超低功耗模式实现计算和执行逻辑检测，这为实现低功耗设计提供了方便。Rabbit2000可以实现冷启动，因此未经编程的Flash存储器可以接在适当的地方。其RabbitCoreRCM2000模块内含Rabbit2000微处理器、大容量Flash及SRAM，内建以太网接口，可直接通过网络实现监控，具备RS232／485接口，可使各种串行设备快速进行网络连接。Rabbit2000微处理器的软件开发平台Dynamic C7．0 Premier集编辑、编译、链接、调试、下载于一体，并有完善的TCP／IP协议栈，支持全功能RS232／485通讯，配备各种I／O驱动函数库，完善的文件管理系统，可在Flash或SRAM上建立数据文件便于存储系统或用户数据。
2　系统功能模块设计
　　系统采用模块化设计，主要模块单元为内含Rabbit2000微处理器的RabbitCore RCM2000模块（作为消防火警控制器），以及火警探测器、键盘控制板、液晶显示模块、DI／DO和PC机。其功能模块图如图1所示。

　　消防火警控制器模块用于监视和控制各功能部件，进行网络通信、数据处理和数据保存，是整个系统的核心。系统主要由Rabbit2000微处理器、256K×8的Flash存储器、512K×8的SRAM、I／O接口电路、看门狗电路、后备电池、电源监控电路、RTL8019AS以太网控制芯片和复位电路组成。系统以22．1MHz的晶振频率运行，工作电压为5V，工作电流为140MA。其组成框图如图2所示。

　　控制器模块的主要任务是与火警探测器通信，以获取各区域现场的火警信息，从而控制报警系统，并具有一定的故障检测和处理能力。火警探测器挂接在适合远距离传输的、具有抑制共模干扰能力的RS485总线上，该总线连入Rabbit2000的串行口C，最多可挂接256个火警探测器。控制器对火警信息进行集中处理后，通过另一RS485总线由Rabbit2000的串行口D将这些信息传至PC，或由PC来查询。PC机在获取控制器上的报警信息后，按一定的协议格式对报警信息进行包装，并将之传送到消防网络上。在连接PC机的RS485总线上可接入256个消防火警控制器，这样形成一个树形的网络结构，以此构成监控火警信息的局域网，而PC机在这里的作用相当于一个网关，把报警信息传送到外部网络上。在这里，控制器的以太网接口也可用来和PC进行通信，以扩展系统功能。其中，键盘控制板用来设置系统参数，包括本模块的ID号、时间参数、系统运行模式等各种信息。液晶显示模块主要显示系统时间，当有火警信息到达时立即显示火警地址编号。DI／DO主要控制蜂鸣器及其它设备。

3　工作原理
　　整个系统采用总线式通讯，可接入多个消防火警控制器与PC进行通讯。系统有两种类型的网络节点，一种是与PC进行通讯的火警控制器节点，另一种是火警控制器与探测器进行通讯的探测器节点，这样形成一个树形结构的网络。传输协议采用规范化的数据结构，设有BBC校验位，且采用软件容错技术，确保通信正确性。管理软件设有容错陷阱，有效地消除随机干扰引起的“死机”或“误报”现象。主机为PC机，其网络ID号为0，每个消防火警控制器都有一个唯一的大于0的ID号，以此组成局部控制网络。当主机与控制器通讯采用标准的协议格式时，它所发的信息帧中携有目的控制器的ID号，如果目的控制器的ID号为0，则为广播信息，每个控制器都要接收帧并进行相应的处理，否则只有和目的控制器的ID号相同的控制器才接收该帧并对帧格式和CRC检验和进行判断。消防火警控制器通过串口C侦听火警探测器所发出的报警信息，如果该信息与前一次所发的信息相同则将该条信息过滤，否则将报警信息存入控制器中数据库的尾部。在火灾报警时，火警探测器的报警信息中携有火警地址编号和时间信息，而在自动故障报警时，报警信息由故障地址编号和故障等级信息组成。控制器有两种运行模式，模式一是双向运行，当它收到报警信息时立即将该信息转发给PC机，模式二是单向运行，收到报警信息后首先在控制器的数据库中保存该条信息，当PC机来查询火警信息时才发送给PC机。PC机由后台的基于Winsock的网络程序将火警信息发往外部消防网络。
4　结束语
　　本文介绍以Rabbit微处理器为核心的新型网络消防报警控制系统的基本工作原理以及系统的软硬件设计，该系统具有较强的网络通信能力。由于采用了高性能的微处理器，系统具有高实时性及通信快速可靠的特点，应用价值较高。

参考文献

1　何立民．单片机应用系统设计．北京：北京航空航天大学出版社，1990