1、引言
火灾楼层显示器作为火灾自动报警系统的重要组成部分，是一种安装在楼层或独立防火区中的数字式火灾报警显示装置。它通过报警总线与火灾报警控制器相连，处理并显示报警总线上的数据。火灾楼层显示器中的内置单片机将接收到的总线信息进行判断、分析和处理，将报警的探测器地址编号转换成相应的火警地点信息（例如房间号和房间类型等），连同火警类型一道通过液晶显示出来，同时发出声光报警信号，通知失火区域的人员。
目前国内现有的火灾楼层显示器大都以51单片机作为mcu。因为rom寻址空间所限，火灾楼层显示器大都只能显示火警所在楼层号和地址号，无法以直观的汉字信息提示情况各异的具体火警地点。如果将汉字信息通过总线分发到各个楼层显示器，巨大的通讯量又会给火警系统总线带来沉重负荷，导致整个火警系统效率低下，延误火警上报时机。本文提出了一种基于can总线的大容量汉字火灾楼层显示器，很好的解决了上述问题。
2、火灾报警系统总体功能描述
火灾报警控制系统中，中央火警控制器通过can总线和各个单元进行实时通讯并完成各项控制和报警功能。单元是火灾探测器、手动报警按钮、输入输出模块、楼层显示器等设备的总称。它们是系统终端，直接探测火灾信号，并通过通道上报给控制器，同时接收由各种通道转发控制器给单元的联动信息（启动输入输出模块控制的灭火装置）、显示信息（楼层显示器显示火灾信息）等。通道是回路模块、转接模块和总线控制盘等设备的总称。它们是控制设备和终端的通道，是拓扑网络构成的中继设备。火灾报警控制系统的总体结构和楼层显示器在系统的中的位置如图1所示。
图1火灾报警控制系统结构及楼层显示器所在位置显示
3、系统功能及硬件描述
3.1汉字楼层显示器硬件设计方案
如图2所示，汉字楼层显示器包括单片机及其外围电路，can总线模块，flash存储器，汉字液晶模块，uart接口，以及灯和按键，蜂鸣器。单片机可通过uart接收pc上传下来的汉字信息，存储到flash中作为地址信息的查询数据库。通过can控制器mcp2510和can总线驱动器pca82c250组成的can通信模块和火灾报警控制器进行can总线通信。如果有火警发生，单片机将记录火警信息，查询flash得到火警发生的汉字地址信息，并在汉字液晶上滚动显示火警和信息查询结果。同时，发生火警时还可通过查询键快速查询火警信息，通过蜂鸣器报警，通过消音键消音，并点亮发光二极管报警。未发生火警时，通过自检键自检可以检查各个功能是否能正常工作。
图2汉字楼层显示器结构框图
3.2flash存储器电路设计
flash选用的sst29sf040是sst公司推出的高速可编程闪存。它符合jedec标准，具有512k×8bits的存储结构;芯片擦除及写入的时间快，整片擦除只需70毫秒，段擦除只需18毫秒，字编程写入时间仅为14微秒;可靠性高，能够重复写100，000次，数据可以保存100年不丢失。
sst29sf040的容量是512kbytes，而51系列单片机的rom直接寻址范围是64kbytes，如果不加以处理而直接使用，将会浪费大量的存储空间。我们使用了一种分页存储方式，使得flash存储空间得以充分利用，大大扩充了单片机rom寻址范围。按照每条汉字信息占用32个bytes计算，理论上可以zui大存储16384条火警地址信息，足以应付绝大多数复杂的工程环境。图3为存储器电路，zui高位地址线a16-a18接单片机的p1.0-p1.2，因而flash存储器实现了8页，每页64k的外部存储结构。在每次读写flash时，将p1.0-p1.2赋不同的值即可实现不同的页选。假设page为待选取的页号变量（0-7），在keilcx51中通过下列语句即可实现读写前的选页操作：p1=（p1&0xf8）|page;
图3flash存储器分页存储电路
3.3汉字液晶显示模块设计
我们选用金鹏电子公司的ojm2＊8a汉字液晶模块作为显示设备。ojm2＊8a中文液晶显示模块内含gb2312的15＊15点阵国标一、二级简体汉字和8＊8点阵及8＊16点阵ascii字符，用户输入gb2312区位码或ascii码即可实现文本显示。每个汉字的区位码只占用两个字节，是原来汉字点阵所需存储单元的1/16。
汉字液晶模块接口协议为请求/应答（req/busy）握手方式。应答busy高电平（busy=1）表示液晶模块忙于内部处理，不能接收用户命令;busy低电平（busy=0）表示液晶模块空闲，等待接收用户命令。发送命令到液晶模块可在busy=0后的任意时刻开始，先把用户命令的当前字节放到数据线上，接着发高电平req信号（req=1）通知液晶模块处理当前数据线上的命令或数据。液晶模块在收到外部req高电平信号后立即读取数据线上的命令或数据，同时将应答线busy变为高电平，表明模块已收到数据并正在忙于对此数据的内部处理。此时用户对模块的写操作已经完成，用户可以撤消数据线上的信号并可作模块显示以外的其他工作，也可不断地查询应答线busy是否为低（busy=0?），如果busy=0，表明模块对用户的写操作已经执行完毕，可以再送下一个数据。如向模块发出一个完整的显示汉字的命令，包括坐标及汉字代码在内共需5个字节。模块在接收到zui后一个字节后才开始执行整个命令的内部操作，因此zui后一个字节的应答busy高电平（busy=1）持续时间较长。对液晶模块写汉字时序图如图4所示。
图4对液晶模块写汉字时序图
3.4can总线通讯模块设计
我们选择microchip公司的mcp2510can控制器和philips公司的pca82c250can收发器构建can总线通讯模块。mcp2510支持can2.0a/b协议，可接收和发送2.0协议下的标准帧、扩展帧和远程帧。mcp2510拥有三个发送缓冲区和两个接收缓冲区，可以进行接收滤波和消息管理，防止过度发送和过度接收形成拥塞。其zui大的优点是拥有传输速率可达5mb/s的spi端口，节省mcu端口，提高通信速度。philips公司的82c250can总线收发器可与mpc2510无缝连接，它有高速模式，斜率控制模式和延时模式。经过多次的实验证实其工作在斜率控制模式下zui为稳定，速度也能构满足系统10kbps的传输速率。
图5can总线通信电路
can总线通讯模块电路如图5所示，单片机通过i/o口直接和mcp2510的spi口相连，用软件模拟实现spi接口协议。pca82c250作为mcp2510与物理can总线的接口。如果需要进一步提高系统的抗*力，可在mcp2510和pca82c250之间加一个光电隔离器。
4、系统软件设计
汉字楼层显示器软件功能主要是1.将串口发送下来的汉字信息文件写入flash存储。2.和火灾报警控制器进行can通信，如果发现有火警信息，则查找flash中的汉字地址信息，予以显示在汉字液晶上报警，如有多条火警信息，则滚动显示各条信息。
图6汉字楼层显示器软件流程图
图6是汉字楼层显示器软件流程图。用page（值为0-7）表示读写的flash页，用count（值为0-65535）表示每页页内地址。其中page0-page6用来存储通过串口下载的汉字信息，page7用来存储接收到的火警等动态信息。一旦接收到新火警，即查询flash中相应的汉字信息，并在液晶上滚动显示。
为了快速定位所查询的火警汉字地址信息，我们采用数组结构存储。尽管这样会因为实际火警地址不等长，而造成存储中出现一些空地址，存储效率不高，但是由于我们对数组的查找是一种可以直接定位的快速查找，不用采用链表之类的复杂数据结构，也避免了二分检索之类复杂的搜索算法。对于单片机而言，实质上是以比较小的空间为代价换来了比较高的时间效率，还是十分值得的。
5、结语
本文提出的基于can总线的大容量汉字火灾楼层显示器，较好的解决了现有火灾楼层显示器的缺陷。对大于51单片机rom64k寻址空间的数据存储需求，采取分页存储的访问方式可以很好的解决这个问题。通过在flash中存储大容量数据信息，可以避免因为can总线上通讯数据流量过大而导致火警不能及时传达，延误报警时机。而且flash中的汉字信息可以通过串口在线擦写，便于现场调试。目前产品已经投入实用，用户反应运行良好。