探究电梯楼层及轿厢CAN总线通讯设计

李玉玺

摘 要：近年来，我国高层建筑的数量不断增多，电梯的使用范围也越来越广泛。电梯是一种用于高层建筑的专业运输设备，涉及电子技术、通讯技术、计算机技术和建筑工程的多个学科领域。从总体上看，一个国家的电梯生产技术和使用数量已经成为现代化程度的重要标志之一。通讯技术在电梯的设计和制造中发挥着巨大的作用，直接影响着电梯运行的安全性和稳定性。本文研究分析了CAN总线在电梯设计中的应用情况，并提出了具体的设计方案。

关键词：电梯；通讯；CAN总线；设计

1 走进CAN总线

1.1 CAN总线的基本内涵

CAN的英文全称是“controller area network”，其中文含义为局域网控制器的现场总线。CAN总线可以实现分布式控制及通信网络的实时支持，具有功能强大、质量好、安全稳定等突出优点。由于CAN总线具有其他通讯技术无法比拟的优越性，其使用范围也有原来的汽车通讯逐步扩展到地下通讯、电梯通讯等各个领域，市场占有率呈逐年上升趋势。

1.2 CAN总线的特点

CAN总线作为一种现代通讯手段，其突出特点主要体现在以下几个方面。一是：多主的工作模式。CAN通讯网络中，任何一个节点都可以随时发送信息给其他节点，信息的发送顺序无主次之分，通讯方式灵活多样，不受站点的约束。二是：CAN通讯网络的节点信息，可依据实际情况，划分为不同等级，可以满足不同状态下实时通讯的需求。三是：CAN通讯网络的灵活性较强，只需要借助报文滤波，就可以实现点对点、一点对多点的信息传输，不需要额外的调整或设置。四是CAN总线的功能强大，直线信息传输距离可以达到10千米，最高通信速度可达到1Mbps。

1.3 CAN总线的通讯原理

CAN总线的通讯功能主要是通过CAN控制器实现。CAN控制器主要包括核心模块、验收滤波器、信息缓冲器和接口管理逻辑。从本质上讲，CAN总线是一种多主总线，每个节点机均可以成为主机；通讯的物理介质为同轴电缆、光导纤维、双绞线等。CAN总线的传输距离可达到10千米，最高速度为1Mbps。值得说明的是，CAN总线具有纠错能力，能够实现通讯错误的自动处理。如发送过程中信息破坏可重新发送；节点发生错误时可自动退出CAN总线通讯网络。CAN的通讯原理可参考图1。

2 电梯CAN总线设计方案

2.1 电梯控制系统设计方案

一个完整的电梯控制系统应该包括：主机节点、外呼节点和轿厢节点三个部分。电梯的主机节点可使用TMS320LF2407作为核心处理器，TMS320LF2407处理器是一个16位的CA处理器，具有独立的CAN控制模块和变频调速功能。外呼节点、轿厢节点可使用具有CAN总线控制功能的51单片机。外呼节点和轿厢节点的主要功能在于控制电梯门的开关、指示灯的闪烁以及传输信号的发送和接收。CAN总线控制器在接收信号时，会对信号的标示符进行筛选，只有标示符相符的信號才能被接收。

2.2 通讯网络设计原理

电梯通讯网络使用TI TMS320LF2407作为主机节点，外呼节点和轿厢节点使用型号为P87C591的单片机。CAN总线控制器由SJA1000和物理接口两个部分组成，其具体结构如图2所示。

2.3 各个通讯节点之间的控制协议

电梯CAN总线通讯控制系统可以实现主机节点、轿厢节点、外呼节点之间的信息传递。主机节点向其他节点所传递的信息多为电梯的运行方向、电梯所处的实时位置、以及电梯的运行状态。不同的控制信息由不同的接收邮箱，不同邮箱在通讯中所发挥出的功能也是不仅相同的。一般而言，电梯CAN总线的通讯控制系统多由5个邮箱组成，这五个邮箱分别负责外界信息的接收、轿厢信息的接收、电梯运行状态的广播、外界呼叫信息的应答、信息的清除。

2.4 CAN总线通讯系统的软件设计

电梯CAN总线通讯软件设计主要包括初始化控制器、信息发送和信息接收三个主要部分。在电梯CAN总线通讯系统的设计过程中，有关设计人员应对TMS320LF2407系统中CAN模块进行初始化操作。初始化的目的在于配置CAN总线设备在通讯工作中所使用的波特率、采样频率；设置有效的初始值、标示符、数据传输类型。值得注意的是，邮箱方向决定邮箱的工作状态，数据的调试应以电梯的使用情况相适应。

3 工作展望

CAN总线作为一种现代通讯技术，在电梯的设计和使用中发挥着巨大的作用。为了提高CAN总线通讯技术在电梯制造中的应用水平，不断促进我国电梯制造业的发展，有关人员需要在实际工作中不断进行技术创新，不断完善现有的电梯CAN总线通讯设计方案。本文归纳总结了CAN总线通讯设计中普遍存在的问题，主要可以分为以下三个方面。一是集选控制器和变频器的设计应融入RS485通讯软件，实现电梯停车的曲线速度运行，提高电梯停靠的准确性。二是电梯的通讯设计应于消防功能、锁梯功能相结合，提高电梯运行的安全性和稳定性。三是加快控制软件的开发速度，提高电梯控制水平。

4 结语

CAN总线通讯技术在电梯的设计和运行中发挥着巨大的作用，直接影响电梯运行的安全性和稳定性。有关专家和设计人员应在实际工作中不断总结经验教训，提高电梯CAN总线系统的水平，促进我国电梯制造业和通讯行业的发展。在未来的发展中，在社会各界的共同努力下，我国的电梯通讯技术将不断发展成熟，必将打破发达国家的技术垄断，为人民群众的生产生活带来便利。