級聯通信方式在火災顯示盤設備上的應用

摘 要：通信的穩定性和實時性在消防領域起著至關重要的作用，本文主要闡述級聯通信方式在該領域的應用，通過介紹現場火災顯示盤設備之間的級聯通信方式，提出了具體方案，并在最后說明級聯方式在消防通信領域的特點和優勢。

關鍵詞：消防報警；級聯；主從方式

1 概述

隨著全球氣候變暖和各種高能耗設備在實際生活的應用，火災隱患的監測和預防已經成為當前公共安全的又一重大課題，而通信在消防報警領域就顯得尤為重要。本文探討一種新的通信應用方式——級聯方式，通過提出具體的方案來說明該方式相對于傳統總線方式的優勢。

2 總體方案

消防報警控制器安裝于機房，火災顯示盤設備安裝于各處現場。火災顯示盤控制器采用NXP的lpc1788，內部高達512KB的Flash存儲器，包括5個通用UART等豐富外設，主頻高達120MHz，火災報警顯示盤由24V開關電源供電，顯示器采用大屏幕高亮彩屏TFT液晶顯示器，EMWIN進行圖形界面編輯，峰值電流小于200MA，總功耗低于5W。

考慮到消防報警對數據實時性和準確性的要求，通訊速率應當盡可能的高并且抗干擾能力強，所以將通訊速率設置為38400 bit/sec，數據格式：1位起始位，9位數據位（1位喚醒位+ 8位數據位），1位停止位，無奇偶校驗和流控機制。通訊上采用主從級聯方式，上一級火災顯示盤作為主機，下一級火災顯示盤作為從機，主機發送命令或者查詢狀態，從機返回需要的信息，命令轉發依次向下查詢，最終返回到控制器，響應只向上反饋，僅當目標地址為控制器（地址為1）的時候逐級向上傳遞，最終反饋到控制器。

3 接線方式

火災顯示盤之間采用直徑為0.8mm的雙絞線連接，相鄰火災顯示盤之間距離小于1500m，以485總線方式依次串行級聯所有在線的火災顯示盤設備。火災顯示盤設備依次設置地址編號2-254（主控制器保留地址為1），相鄰火災顯示盤之間地址編號增加或者減少1，每個火災顯示盤設備使用兩個uart口，分別命名為A、B。A代表與上級火災顯示盤連接接口，B代表與下一級火災顯示盤連接接口，最后編號的火災顯示盤B口連回控制器B端，構成一個環形連接方式，如圖3.1所示。

[圖3.1 火災顯示盤的環形連接方式]。

4 通信規約

4.1 通信數據格式

通信的數據格式見表4.1。

表4.1 通信數據格式

4.2 火災顯示盤之間工作流程

火災顯示盤之間的工作流程如圖4.1所示。

控制器首先發出一條指令，第一個顯示盤（地址編號為2）先接到信息，判斷是否為當前地址，如果正確響應控制器，如果不對應，轉發向下一級。相鄰兩臺顯示盤接到數據立刻存儲轉發，當指令接收完畢后，立刻響應給上一級設備，表示通訊線路正常。當指令到達對應地址的顯示盤之后，該顯示盤處理完指令，發送一個目標地址是1的響應，級聯線路的顯示盤設備依次向上一級轉發，到達第一個（編號為2）顯示盤后，第一個顯示盤判斷目標地址是1，立刻轉發到控制器，通訊過程結束。

控制器串口B用于檢測通訊是否正常并響應目標地址為1的指令，控制器發送指令在規定時間內沒有到達控制器B（線路故障等），或者A在規定的時間內沒有接收到響應（目標地址不存在等），均表示線路或者現場設置存在問題。

4.3 通訊異常

通訊異常處理是所有通訊的重中之重，該級聯方式在通訊問題上通過以下方法處理解決：若發送指令在規定的時間內沒有接到響應，說明線路出現問題，發送線路查詢指令（地址為1），相鄰兩臺火災顯示盤依次握手通信，響應不再向上傳送。傳送到最后一臺在線設備，接下來的設備由于某種原因通訊異常，該設備會超時，然后發送一條目標地址為1的超時響應信息（參數段包含當通信故障火災顯示盤地址），依次級聯往上級傳送給主控制器，根據當前地址號，可以確定通訊異常的位置。

如圖4.2所示，通訊問題發生在火災顯示盤2與火災顯示盤3之間，當前接收指令超時，發送查詢命令，具體流程如下：

控制器→火災顯示盤1：控制器發送指令，火災顯示盤1不響應，直接轉發；

火災顯示盤1→火災顯示盤2：火災顯示盤1發送指令，火災顯示盤2響應；

火災顯示盤2→火災顯示盤3：火災顯示盤2發送指令通訊故障，火災顯示盤2響應超時，發送目標地址為1，數據段中包含當前火災顯示盤地址的響應超時指令；

火災顯示盤3→控制器：將火災顯示盤3的通訊故障信息逐級向上轉發，直到到達控制器端。

特殊情況下，如果火災顯示盤1故障，則控制器會產生響應超時，則可以判斷是第一個連接控制器的火災顯示盤通訊線路異常。

5 結束語

根據設備在現場運行以及反饋的結果，級聯存儲轉發通信方式有著響應速度快，線路故障敏感，每級火災顯示盤又起到中繼器的作用，從而延長了通訊距離，增強了抗干擾能力等特點。在實時性和安全性要求極高的消防領域，該通訊方式有著較大的優勢，可以在消防報警行業予以推廣。

參考文獻：

[1]GB17429-2011火災顯示盤國家標準.

[2]IRS25750612a_Hongsam-mn DEF企業通訊標準.

[3]MISRA-C-2004 工業標準的C編程規范.

[4]RS485電氣規范標準.

作者簡介：

李飛，女，山東人，漢族，碩士，研究方向：數字信號處理。