电梯广告机协议转换系统设计
电梯广告机协议转换系统设计[20200406135629]
摘要
广告机是新一代智能设备，也是广告传媒新的方式，已逐渐渐深入人们的日常生活当中。
本文首先对广告机的概念，产品以及现状做了介绍，然后阐述电梯主控制器与轿厢之间采用的CAN通信协议以及广告机采用的RS232协议来引入课题。文章重点介绍了以STM32F105R8芯片为处理器的协议转换系统，该系统的硬件部分主要包含MCU及其辅助电路，电源转换电路，串口调试电路以及CAN接口电路等模块，对于每一个模块的功能会作出详细讲解。软件方面程序的编写是在Keil开发环境内完成的，论文后半部分会展示CAN通信接收程序，串口的发送程序以及实现转换功能程序的核心部分，以及各部分的解释说明。
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关键字:CANRS232STM32F105R8芯片协议转换Keil
目 录
1 绪论 1
1.1 广告机的概念，产品及现状 1
1.2 课题的引入及相关介绍 1
1.2.1 课题的引入 1
1.2.2 Keil开发环境介绍 2
2 系统设计 3
2.1 系统分析及方案的提出 3
2.2 方案的论述与采纳 4
3 硬件设计 6
3.1 各单元电路功能与原理介绍 6
3.1.1 MCU及其辅助电路 6
3.1.2 电源转换电路 7
3.1.3 CAN总线收发电路： 11
3.1.4 串口调试电路： 12
3.1.5 楼层输出信号接口电路: 12
3.2 器件清单 15
3.3 处理器端口配置与功能表 17
4 软件设计 18
4.1 功能模块的描述 18
4.1.1 基本端口的配置 19
4.1.2 CAN接收模块程序 22
4.1.3 数据处理模块程序 23
4.1.4 串口发送模块程序 24
4.1.5 楼层指示灯输出模块程序 25
4.2 系统全局变量与函数功能表 26
5 调试过程 28
5.1 调试过程中的问题与解决方法 28
5．2 实物展示 29
结束语 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 广告机的概念，产品及现状
广告机是通过液晶电视机及液晶显示器 ，采用多媒体系统 控制和互联网等方式实现信息显示(包括视频广告播放)的新一代智能设备[1]，它利用文字、图片、小插件、视频等多媒体材料进行广告宣传。
当前在市场上，广告机产品已多种多样。单从广告机的功能上讲，分类有：网络版广告机和单机版广告机；而从应用范围上来分类主要有：车载广告机，楼宇广告机以及户外广告机等。楼宇广告机一般是安装在电梯旁，也分两种，一种是安装在电梯口，另一种是安装在电梯轿厢内。前者目前应用的多一些，而后者相对较少。随着广告机技术发展得越来越成熟以及在传媒业方面，广告机有成本低廉的特点，各种场合都能得到应用，使用的范围也很广泛。广告机呈现出与原有传媒方式不同的特点，如多媒体性，它能传递文字，图像，音频，视频等多种数据信息；地域性：广告机的体积可大可小，大至户外大型LCD屏，小至电梯口的液晶屏，便于安装，便于浏览，即便等候公交车的站台上也可安置一台广告机；高效性：广告机的内容可以随时跟新，方便快捷，满足人们猎新的心理；经济性：广告机可以用来代替报刊、传单、电视广告等传统传媒，既可以减少印刷，邮递以及昂贵的电视广告费用等，也可以减少多次重写CF卡、SD卡带来的损失。
目前的生活中广告机已经有了相当程度的普及，不论是室内还是室外都可以经常的看到广告机在散播广告。广告机更加拓展了广告的形式，丰富人们的生活，使得广告无处不在。但是这其中也有区别，某一类别的广告机技术已经发展的相当成熟，应用得也较多，而像电梯广告机目前应用还是相对而言较少一些。由于时间及技术原因，所以本次课程设计针对的是单机版的安装在轿厢内部的广告机，且主要是针对与广告机有关的通信协议进行的操作，了解广告机的工作模式，深层次的挖掘广告机。
1.2 课题的引入及相关介绍
1.2.1 课题的引入
在楼宇的顶部一般会有控制电梯的主控制器，它一般通过CAN总线或者RS485实现与电梯轿厢的通信。由于目前国内大多电梯控制系统都采用CAN总线作为内部通信方式，所以本次课题也采用CAN总线通信协议[2]。但是一些旧式的电梯也会采用RS485协议通信，所以在制作转接板的时候也应当留一个RS485的接口电路。CAN是一种高性能，高可靠性，易开发且低成本的现场总线，总线长度可达5km,速率可达5kbit/s，而且CAN具有完善的通信协议，可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而有效降低了开发难度[3]。但CAN只是主控制器与轿厢之间的通信协议，广告机是安放在轿厢内部的，所以主控制器与广告机的通信也是通过从CAN总线中再并一根线到广告机中，而广告机则多采用RS232接口通讯协议，所以需要在主控制器与广告机之间添加一个协议转接板，实现CAN总线协议到RS232接口通讯协议的转换，协议转换的部分也将是本次课题所要着重解决的部分。
1.2.2 Keil开发环境介绍
Keil uVision集成开发环境是一个在Windows基础上进行开发的平台，其中包含有高效的编辑器，项目管理器和MAKE工具[4]。uVision支持所有的Keil 8051工具，包括C编辑器，宏汇编器，连接/定位器，目标代码，到HEX的转换器。
这次设计的开发环境主要采用的是Keil uVision4。Keil uVision4新引入了灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器[5]，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。Keil uVision4的运行界面图如下所示：
图1.1 Keil uVision4的运行界面
2 系统设计
2.1 系统分析及方案的提出
本次设计主要是实现两种协议的转换功能，协议由第三方提供，需要对协议的内容有细致的了解。同时也需要能够CAN接口的数据接收，再根据第三方提供的协议对接收到的数据(包括文字，图片，视频信息)进行处理，将其转换成RS232接口通信协议，最后再利用串口将数据发送出去，保证输入输出数据的完整性，正确性。
基于上述系统要求，提供下面两种解决方案。
方案一：
使用STM32单片机做处理器。系统结构图如下所示：
图2.1 方案一系统结构
由上系统结构图可知，系统的硬件构成主要三个模块：CAN接口电路，电源转换电路以及串口调试电路。这三个模块是系统主要需要用到的，但是硬件电路上是要不只这些电路的，还要有下载电路，RS485接口电路(用于一些电梯采用的RS485协议)，楼层输入信号接口电路以及楼层输出信号接口电路等。
方案二：
使用Atmel 89C51单片机作为处理器，再在外围接一个CAN控制器电路及接口电路。系统结构图如下所示：
图2.2 方案二系统结构
由上述结构图所示，由于51单片机内部没有集成CAN通信模块，所以处理器外围需要添加CAN控制模块以及CAN接口电路，这是有别于第一个方案的模块。除此之外还需要一些别的电路，如电源转换电路，下载电路等。
2.2 方案的论述与采纳
方案一：
方案一使用的是STM32系列单片机，采用的是STM32F105R8芯片。STM32F105R8T6芯片具有ARM公司的CORTEX M3内核，并是一个字长为32位的RISC微处理器，闪存容量达到64KB，，静态随机存储器容量达到20KB，64引脚的LQPF封装，具有 7个定时器(4个通用定时器，1个加强控制定时器，2个基本定时器)， 5个USART接口,2个CAN接口，51个通用I/O口。该芯片功能强大，适用于工业控制领域。而本次设计主要会用到该芯片的CAN接口，USART接口，定时器等资源。
摘要
广告机是新一代智能设备，也是广告传媒新的方式，已逐渐渐深入人们的日常生活当中。
本文首先对广告机的概念，产品以及现状做了介绍，然后阐述电梯主控制器与轿厢之间采用的CAN通信协议以及广告机采用的RS232协议来引入课题。文章重点介绍了以STM32F105R8芯片为处理器的协议转换系统，该系统的硬件部分主要包含MCU及其辅助电路，电源转换电路，串口调试电路以及CAN接口电路等模块，对于每一个模块的功能会作出详细讲解。软件方面程序的编写是在Keil开发环境内完成的，论文后半部分会展示CAN通信接收程序，串口的发送程序以及实现转换功能程序的核心部分，以及各部分的解释说明。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:CANRS232STM32F105R8芯片协议转换Keil
目 录
1 绪论 1
1.1 广告机的概念，产品及现状 1
1.2 课题的引入及相关介绍 1
1.2.1 课题的引入 1
1.2.2 Keil开发环境介绍 2
2 系统设计 3
2.1 系统分析及方案的提出 3
2.2 方案的论述与采纳 4
3 硬件设计 6
3.1 各单元电路功能与原理介绍 6
3.1.1 MCU及其辅助电路 6
3.1.2 电源转换电路 7
3.1.3 CAN总线收发电路： 11
3.1.4 串口调试电路： 12
3.1.5 楼层输出信号接口电路: 12
3.2 器件清单 15
3.3 处理器端口配置与功能表 17
4 软件设计 18
4.1 功能模块的描述 18
4.1.1 基本端口的配置 19
4.1.2 CAN接收模块程序 22
4.1.3 数据处理模块程序 23
4.1.4 串口发送模块程序 24
4.1.5 楼层指示灯输出模块程序 25
4.2 系统全局变量与函数功能表 26
5 调试过程 28
5.1 调试过程中的问题与解决方法 28
5．2 实物展示 29
结束语 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 广告机的概念，产品及现状
广告机是通过液晶电视
当前在市场上，广告机产品已多种多样。单从广告机的功能上讲，分类有：网络版广告机和单机版广告机；而从应用范围上来分类主要有：车载广告机，楼宇广告机以及户外广告机等。楼宇广告机一般是安装在电梯旁，也分两种，一种是安装在电梯口，另一种是安装在电梯轿厢内。前者目前应用的多一些，而后者相对较少。随着广告机技术发展得越来越成熟以及在传媒业方面，广告机有成本低廉的特点，各种场合都能得到应用，使用的范围也很广泛。广告机呈现出与原有传媒方式不同的特点，如多媒体性，它能传递文字，图像，音频，视频等多种数据信息；地域性：广告机的体积可大可小，大至户外大型LCD屏，小至电梯口的液晶屏，便于安装，便于浏览，即便等候公交车的站台上也可安置一台广告机；高效性：广告机的内容可以随时跟新，方便快捷，满足人们猎新的心理；经济性：广告机可以用来代替报刊、传单、电视广告等传统传媒，既可以减少印刷，邮递以及昂贵的电视广告费用等，也可以减少多次重写CF卡、SD卡带来的损失。
目前的生活中广告机已经有了相当程度的普及，不论是室内还是室外都可以经常的看到广告机在散播广告。广告机更加拓展了广告的形式，丰富人们的生活，使得广告无处不在。但是这其中也有区别，某一类别的广告机技术已经发展的相当成熟，应用得也较多，而像电梯广告机目前应用还是相对而言较少一些。由于时间及技术原因，所以本次课程设计针对的是单机版的安装在轿厢内部的广告机，且主要是针对与广告机有关的通信协议进行的操作，了解广告机的工作模式，深层次的挖掘广告机。
1.2 课题的引入及相关介绍
1.2.1 课题的引入
在楼宇的顶部一般会有控制电梯的主控制器，它一般通过CAN总线或者RS485实现与电梯轿厢的通信。由于目前国内大多电梯控制系统都采用CAN总线作为内部通信方式，所以本次课题也采用CAN总线通信协议[2]。但是一些旧式的电梯也会采用RS485协议通信，所以在制作转接板的时候也应当留一个RS485的接口电路。CAN是一种高性能，高可靠性，易开发且低成本的现场总线，总线长度可达5km,速率可达5kbit/s，而且CAN具有完善的通信协议，可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而有效降低了开发难度[3]。但CAN只是主控制器与轿厢之间的通信协议，广告机是安放在轿厢内部的，所以主控制器与广告机的通信也是通过从CAN总线中再并一根线到广告机中，而广告机则多采用RS232接口通讯协议，所以需要在主控制器与广告机之间添加一个协议转接板，实现CAN总线协议到RS232接口通讯协议的转换，协议转换的部分也将是本次课题所要着重解决的部分。
1.2.2 Keil开发环境介绍
Keil uVision集成开发环境是一个在Windows基础上进行开发的平台，其中包含有高效的编辑器，项目管理器和MAKE工具[4]。uVision支持所有的Keil 8051工具，包括C编辑器，宏汇编器，连接/定位器，目标代码，到HEX的转换器。
这次设计的开发环境主要采用的是Keil uVision4。Keil uVision4新引入了灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器[5]，并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。Keil uVision4的运行界面图如下所示：
图1.1 Keil uVision4的运行界面
2 系统设计
2.1 系统分析及方案的提出
本次设计主要是实现两种协议的转换功能，协议由第三方提供，需要对协议的内容有细致的了解。同时也需要能够CAN接口的数据接收，再根据第三方提供的协议对接收到的数据(包括文字，图片，视频信息)进行处理，将其转换成RS232接口通信协议，最后再利用串口将数据发送出去，保证输入输出数据的完整性，正确性。
基于上述系统要求，提供下面两种解决方案。
方案一：
使用STM32单片机做处理器。系统结构图如下所示：
图2.1 方案一系统结构
由上系统结构图可知，系统的硬件构成主要三个模块：CAN接口电路，电源转换电路以及串口调试电路。这三个模块是系统主要需要用到的，但是硬件电路上是要不只这些电路的，还要有下载电路，RS485接口电路(用于一些电梯采用的RS485协议)，楼层输入信号接口电路以及楼层输出信号接口电路等。
方案二：
使用Atmel 89C51单片机作为处理器，再在外围接一个CAN控制器电路及接口电路。系统结构图如下所示：
图2.2 方案二系统结构
由上述结构图所示，由于51单片机内部没有集成CAN通信模块，所以处理器外围需要添加CAN控制模块以及CAN接口电路，这是有别于第一个方案的模块。除此之外还需要一些别的电路，如电源转换电路，下载电路等。
2.2 方案的论述与采纳
方案一：
方案一使用的是STM32系列单片机，采用的是STM32F105R8芯片。STM32F105R8T6芯片具有ARM公司的CORTEX M3内核，并是一个字长为32位的RISC微处理器，闪存容量达到64KB，，静态随机存储器容量达到20KB，64引脚的LQPF封装，具有 7个定时器(4个通用定时器，1个加强控制定时器，2个基本定时器)， 5个USART接口,2个CAN接口，51个通用I/O口。该芯片功能强大，适用于工业控制领域。而本次设计主要会用到该芯片的CAN接口，USART接口，定时器等资源。
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