级联通信方式在火灾显示盘设备上的应用
1 概述
随着全球气候变暖和各种高能耗设备在实际生活的应用，火灾隐患的监测和预防已经成为当前公共安全的又一重大课题，而通信在消防报警领域就显得尤为重要。本文探讨一种新的通信应用方式――级联方式，通过提出具体的方案来说明该方式相对于传统总线方式的优势。
2 总体方案
消防报警控制器安装于机房，火灾显示盘设备安装于各处现场。火灾显示盘控制器采用NXP的lpc1788，内部高达512KB的Flash存储器，包括5个通用UART等丰富外设，主频高达120MHz，火灾报警显示盘由24V开关电源供电，显示器采用大屏幕高亮彩屏TFT液晶显示器，EMWIN进行图形界面编辑，峰值电流小于200MA，总功耗低于5W。
考虑到消防报警对数据实时性和准确性的要求，通讯速率应当尽可能的高并且抗干扰能力强，所以将通讯速率设置为38400 bit/sec，数据格式：1位起始位，9位数据位（1位唤醒位+ 8位数据位），1位停止位，无奇偶校验和流控机制。通讯上采用主从级联方式，上一级火灾显示盘作为主机，下一级火灾显示盘作为从机，主机发送命令或者查询状态，从机返回需要的信息，命令转发依次向下查询，最终返回到控制器，响应只向上反馈，仅当目标地址为控制器（地址为1）的时候逐级向上传递，最终反馈到控制器。
3 接线方式
火灾显示盘之间采用直径为0.8mm的双绞线连接，相邻火灾显示盘之间距离小于1500m，以485总线方式依次串行级联所有在线的火灾显示盘设备。火灾显示盘设备依次设置地址编号2-254（主控制器保留地址为1），相邻火灾显示盘之间地址编号增加或者减少1，每个火灾显示盘设备使用两个uart口，分别命名为A、B。A代表与上级火灾显示盘连接接口，B代表与下一级火灾显示盘连接接口，最后编号的火灾显示盘B口连回控制器B端，构成一个环形连接方式，如图3.1所示。
4 通信规约
4.1 通信数据格式
通信的数据格式见表4.1。
表4.1 通信数据格式
4.2 火灾显示盘之间工作流程
火灾显示盘之间的工作流程如图4.1所示。
控制器首先发出一条指令，第一个显示盘（地址编号为2）先接到信息，判断是否为当前地址，如果正确响应控制器，如果不对应，转发向下一级。相邻两台显示盘接到数据立刻存储转发，当指令接收完毕后，立刻响应给上一级设备，表示通讯线路正常。当指令到达对应地址的显示盘之后，该显示盘处理完指令，发送一个目标地址是1的响应，级联线路的显示盘设备依次向上一级转发，到达第一个（编号为2）显示盘后，第一个显示盘判断目标地址是1，立刻转发到控制器，通讯过程结束。
控制器串口B用于检测通讯是否正常并响应目标地址为1的指令，控制器发送指令在规定时间内没有到达控制器B（线路故障等），或者A在规定的时间内没有接收到响应（目标地址不存在等），均表示线路或者现场设置存在问题。
4.3 通讯异常
通讯异常处理是所有通讯的重中之重，该级联方式在通讯问题上通过以下方法处理解决：若发送指令在规定的时间内没有接到响应，说明线路出现问题，发送线路查询指令（地址为1），相邻两台火灾显示盘依次握手通信，响应不再向上传送。传送到最后一台在线设备，接下来的设备由于某种原因通讯异常，该设备会超时，然后发送一条目标地址为1的超时响应信息（参数段包含当通信故障火灾显示盘地址），依次级联往上级传送给主控制器，根据当前地址号，可以确定通讯异常的位置。
如图4.2所示，通讯问题发生在火灾显示盘2与火灾显示盘3之间，当前接收指令超时，发送查询命令，具体流程如下：
控制器→火灾显示盘1：控制器发送指令，火灾显示盘1不响应，直接转发；
火灾显示盘1→火灾显示盘2：火灾显示盘1发送指令，火灾显示盘2响应；
火灾显示盘2→火灾显示盘3：火灾显示盘2发送指令通讯故障，火灾显示盘2响应超时，发送目标地址为1，数据段中包含当前火灾显示盘地址的响应超时指令；
火灾显示盘3→控制器：将火灾显示盘3的通讯故障信息逐级向上转发，直到到达控制器端。
特殊情况下，如果火灾显示盘1故障，则控制器会产生响应超时，则可以判断是第一个连接控制器的火灾显示盘通讯线路异常。
5 结束语
根据设备在现场运行以及反馈的结果，级联存储转发通信方式有着响应速度快，线路故障敏感，每级火灾显示盘又起到中继器的作用，从而延长了通讯距离，增强了抗干扰能力等特点。在实时性和安全性要求极高的消防领域，该通讯方式有着较大的优势，可以在消防报警行业予以推广。
