2024年8月20日发(作者：业新蕾)
低压电器（２００８Ｎｏ＿１８）
现代建筑电气篇 ・消防与安防・
基于ＡＲＭ９的火灾报警控制器的设计
邓毅刚， 万频， 袁建华， 卞强春
（广东工业大学自动化学院，广东广州 ５１ ０００６）
摘要：分析ｌｒ国内基于８ ｂｉｔ ＣＰＵ的火灾报警控制器的不足，提出采用高性价比
的ＡＲＭ９处理器芯片ＡＴｇｌＲＭ９２００作为主控ＣＰＵ的方案。详细介绍了基于ＡＲＭ９的
火灾报警控制器的硬件没计和软件实现，阐述了在控制器中嵌入Ｗｅｂ服务器实现远程
监控功能的设计。
关键词：火灾报警控制器；总线；嵌入式Ｗｅｂ服务器
中图分类号：ＴＰ２７７文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—５５３１（２００８）１８－００２４－０４
邓毅刚（１９８３一），
男，硕士研究生，研
究方向为计算机测
控与网络技术。
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｆｉｒｅ Ａｌａｒｍ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｂａｓｅ ｏｎ ＡＲＭ９
ＤＥＮＧ￣ｇａｎｇ， ＷＡＮ Ｐｉｎ， ＹＵＡＮ Ｊｉａｎｈｕａ， ＢＩＡＮ Ｑｉａｎｇｃｈｕｎ
（Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌａｃｋ ｏｆ ｄｏｎｌｅｓｔｉｃ ｆｉｒｅ ａｌａｒｍ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ８ ｂｉｔ ＣＰＵ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ
ｔｈａｔ ａｄｏｐｔｅｄ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ—ｃｏｓｔ ｒａｔｉｏ ＡＲＭ９ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｃｈｉｐ ＡＴ９ １ ＲＭ９２００ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ＣＰＵ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．
Ｆｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｒｅ ａｌａｒｎｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭ９ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅ—
ｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｗｅｂ ｓｅｒｖｅｒ ｗａｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｒｅｍｏｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗａｓ
ｍａｉｎｌｙ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｒｅ ａｌａｒｍ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｂｕｓ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｅｂ ｓｅｒｖｅｒ
０ 引 言
目前，国内的火灾报警控制器产品较多使用
多ＣＰＵ的工作方式，而且多数是以８ ｂｉｔ ＣＰＵ为
享。有的产品为了增加远程监控的能力，需要在
监控中心增加一台ＰＣ机，通过ＰＣ间接连接到
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上，但这样就大大增加了成本。
随着３２ ｂｉｔ ＡＲＭ的普及，市面上的ＡＲＭ芯
主，每个ＣＰＵ分担不同的任务。８ ｂｉｔ单片机自身
的资源相当有限，无论是Ｉ／Ｏ口、ＲＡＭ、ＲＯＭ、总
线接口等都无法满足复杂系统的要求，因此必须
片价格越来越低。片内集成了大容量的Ｆｌａｓｈ与
ＳＲＡＭ，还有多种常用的总线接口，并且时钟速率
一
般都在６０ ＭＨｚ以上，这样就可以解决８ ｂｉｔ单
要外扩Ｉ／０口扩展器件、大容量的存储器件、总线
接口器件。这样，一方面，加大了ＰＣＢ设计的难
度；另一方面，由于外扩大量的器件，导致系统的
可靠性下降。在数据分析与处理方面，由于处理
速度不高，不能在早期火灾预测中应用先进的智
能算法，而只能使用一些传统的数据处理手段。
片机资源不足和处理速度慢的问题。
ｌ 硬件设计
Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ９１ＲＭ９２００是一款工业级的
ＡＲＭ９处理器芯片，１８０ ＭＨｚ的内核运行速度，具
有ＭＭＵ，支持ＳＤＲＡＭ、ＮＯＲ Ｆｌａｓｈ、ＮＡＮＤ Ｆｌａｓｈ、
另外，国内的绝大多数火灾报警控制器的主控制
器本身不具备Ｉｎｔｅｒｎｅｔ联网能力，因此难以实现
远程监控，也难以与其他系统互连来实现信息共
万
ＬＣＤ、触摸屏；片内集成４个通用ＵＳＡＲＴ，ＵＳＢ ２．０
主机与器件端口，１０／１００Ｂａｓｅ—Ｔ型以太网卡接口。
综合考虑火灾报警控制器的复杂性与３２ ｂｉｔ ＡＲＭ
频（１９６３一），男，副教授．研究方向为计算机测控与网络技术、楼宇智能化技术。
袁建华（１９８３一），男，硕士研究生，研究方向为计算机测控与网络技术。
卞强春（１９８３一），男，硕士研究生，研究方向为计算机测控与网络技术。
２４＋ ．——
消防与安防・
・
低压电器（２００８№１８）
现代建筑电气篇
的优势，本文提出用ＡＲＭ９作为主控制器的
作系统与嵌入式数据库，可以提供强大的数据管
一按一
理能力。
ＣＰＵ。基于ＡＲＭ９的火灾报警控制器具有强大的
功能，是一种通用的多路火灾报警控制器，不但能
完成本机的报警、联动等功能，还能把报警信息传
１．２控制器间的联网
作为通用型的控制器，具备了集中控制与区
送到其他控制器、显示系统，甚至通过以太网传送
到消防局。
１．１主控制器结构
域控制的能力，向上可以连接集中控制器，向下可
以挂接多个区域控制器，并且能与显示系统、供电
系统、警报系统等正常通信。为了保证各个控制
图１给出了嵌入式火灾报警控制器中主控制
器之间、控制器与子系统之间的信息交互与控制，
器的结构框图。
电源监铡Ｉ Ｉ实时时钟ｌ Ｉ ＤＭ９ｔ６１
图１ 嵌入式火灾报警主控制器结构框图
从图ｉ中可以看出，嵌入式火灾报警控制器
具有以下特点：
（１）ＲＳ一２３２、ＲＳ一４８５、ＣＡＮ接口。其中ＲＳ
一
２３２用于连接微型的串行打印机；ＲＳ一４８５作
为主控制器和回路控制器的通信总线；ＣＡＮ总线
用于各区域控制器的通信，实现对等联网。
（２）ＵＳＢ接口。既有ＵＳＢ控制器功能，又有
ＵＳＢ设备功能，能够很方便地上传与下载系统信
息，便于系统维护。
（３）ＤＭ９１６１。由于ＡＴ９１ＲＭ９２００集成了网
卡，具有独立接口ＭＩＩ和ＲＭＩＩ，因此只需外扩物
理层ＤＭ９１６１就能提供１０／１００ Ｍｂ／ｓ的以太网接
口，可以用于远程监控，联网组成更大的网络。
（４）ＬＣＤ。通过外扩ＬＣＤ控制器，如
Ｓ１Ｄ１３５０３，可以使用２５６色的３２０×２４０分辨率的
ＬＣＤ屏，也可以使用黑白色的１０２４×７６８分辨率
的ＬＣＤ屏。在ＬＣＤ上加上４线电阻式的触摸屏，
可以提供更强大的交互功能。
（５）语音接口。通过ＳＳＣ总线外扩立体声
音频控制器，如ＤＡＣ３５５０Ａ，不仅能提供不同的声
音提示来区分不同报警信息，还可以具有语音功
能，结合ＬＣＤ显示提供多媒体的报警信息。
（６）支持大容量的ｍａｓｈ与ＳＤＲＡＭ，结合操
可以采用ＣＡＮ总线通信。ＲＳ一４８５总线是火灾
报警控制器最早期使用的一种总线，但传输速率
较低，在长距离传输时抗干扰能力较差。ＣＡＮ总
线通信速率高，开放性好，纠错能力强，在许多应
用领域表现出色。图２给出了多个区域控制器的
对等联网拓扑图。
～
区
；域
；控
制
：器
：１
图２火灾报警控制器联Ｉ网拓扑图
控制器中使用ＲＳ一４８５总线的好处是可以
与早期的一些消防产品兼容。ＡＴ９１ＲＭ９２００内置
的４个ＵＳＡＲＴ收发器支持ＲＳ一４８５总线提供的
特殊操作模式，采用ＭＡＸ４８７Ｅ来驱动ＲＳ一４８５
总线，可挂接１２８个节点。控制器采用ＳＪＡ１０００
扩展ＣＡＮ总线接口模块，提供２个ＣＡＮ接口。
一
个用于区域控制器间的组网，另一个可以取代
传统的ＲＳ一４８５，作为与回路板通信的总线。
１．３回路控制器
回路控制器一般与主控制器放在同一机箱
内，作为火灾报警控制器的一部分。回路控制器
通过ＲＳ一４８５或ＣＡＮ总线与主控制器进行通信，
将回路上采集的探测器信息传送到主控制器上。
探测器所在的网络大多以二总线为主，探测
器上一般不设有电源，故二总线既作为电源线又
作为信号线，其电压一般为２４ Ｖ。回路控制器中
通过收发器来发送信号与二总线上的探测器通
信。回路板上的控制器采用８ ｂｉｔ ＭＣＵ实时对总
线上的探测器进行轮询，并把结果传输到主控制
器上。
一
２５一
低压电器（２００８Ｎｏ１８）
现代建筑电气篇
２ 软件实现
由于硬件设计上提供了丰富的资源，因此在
软件设计时可以采用嵌入式实时操作系统。另
外，可以移植嵌入式数据库、嵌入式Ｗｅｂ服务器、
文件系统、ＧＵＩ功能来丰富软件系统。整个火灾
报警控制器的软件体系包括应用层软件（Ｗｅｂ
Ｓｅｒｖｅｒ、ＤａｔａＢａｓｅ、ＧＵＩ系统主程序等）、文件系
统、实时操作系统和设备驱动。
２．１嵌入式操作系统的移植
系统软件采用嵌入式实时操作系统Ｌｉｎｕｘ。
Ｌｉｎｕｘ是一个抢占式的源码公开的ＲＴＯＳ，结构清
晰，组织有条理，可移植性好，可裁剪，而且受到世
界各地的Ｌｉｎｕｘ爱好者的维护，也不断在完善。
它的移植主要包括以下内容：
（１）Ｌｉｎｕｘ内核的移植。关键任务是在配置
内核时裁剪出对报警系统实际有用的部分。移植
的原则是使内核尽可能精简但又不影响系统的正
常功能。
（２）根文件系统的制作。按照Ｌｉｎｕｘ的目录
结构，裁剪出简化的目录树，建立一个根文件系统
目录，然后利用ｂｕｓｙｂｏｘ定制一个精简的文件系
统，最后选定一种文件系统格式制作出根文件系
统文件，这样就可以烧写到Ｆｌａｓｈ中。
２．２设备驱动程序编写
设备驱动主要是针对火灾报警控制器用到的
外围设备来编写，包括ＬＣＤ、ＲＳ一４８５、ＣＡＮ总线、
打印机、报警指示灯、主控制盘接口、语音提示接
口等。主要工作是在设备驱动源文件中实现ｆｉｌｅ—
ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ中的函数。这样，应用程序可以通过
ｏｐｅｎ、ｃｌｏｓｅ、ｒｅａｄ、ｗｒｉｔｅ、ｉｏｃｔｌ等函数来实现对设备
的操作。
２．３嵌入式Ｗｅｂ服务器的实现
嵌人式Ｗｅｂ服务器位于应用软件层，本身是
一
个运行在嵌入式设备中的小型服务器程序。在
众多的小型Ｗｅｂ服务器中，Ｂｏａ的功能强大，可
参考的资料也较多，同时也有不少成功的经验，因
此，它是一个很好的选择。
采用嵌入式Ｗｅｂ服务器的思想是把火灾报
警控制器、探测器以及其他消防设备网络化，消防
部或者相关授权的部门可以通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ来实现
远程监测与信息共享。图３给出了Ｂ／ｓ模式下
一
２６一
・消防与安防・
、／ 雎 卤 ｉ－ 杰
图３ Ｂ／Ｓ模式下的远程监测
访问嵌入式Ｗｅｂ服务器的原理图。
ＣＧＩ（通用网关接口）为Ｗｅｂ服务器提供了
访问设备的渠道。在浏览器中点击一个超链接与
Ｗｅｂ服务器通信，Ｗｅｂ服务器会运行相应的ＣＧＩ
程序，在ＣＧＩ程序中通过解释环境变量来得到浏
览器传送的数据，并进行相应处理。
ＣＧＩ程序常用的编程语言有Ｐｅｒｌ、Ｃ等。若
使用ｃ语言编写程序，与一般的Ｃ程序编写区别
不大，可以直接对设备和数据库进行操作，把设备
的运行状态或结果通过Ｗｅｂ服务器以ＨＴＭＬ脚
本的形式传送到浏览器，这样浏览器端就可以看
到所需的信息。
３ 智能化技术的融入
在实际过程中，传统的火灾报警控制器系统
往往只是根据火灾信息中的一种信息提取火灾的
物理特性。由于信号类型的单一性，经常存在漏
报、误报现象，因此火灾报警中应充分利用各种信
息，如使用模糊神经网络模型。该模型是利用神
经网络的自学习能力来动态调整隶属度函数，同
时模糊系统也弥补了神经网络运算速度慢的问
题。可以把同一探测区域内多种类型探测器采集
到的火灾信息参数作为模型的综合输入，经模糊
判断后输出结果。
火灾报警控制器系统融入智能化技术有两种
实现手段：一种是在探测器中加入智能算法，但这
种智能型的探测器必须具有多种传感器，且具有
高速的处理器；另一种是把探测器采集到的信号
传送回主控制器，由主控制器利用智能算法分析
处理。这种方法要求主控制器有一个高速的处理
器，而３２ ｂｉｔ ＡＲＭ９凭借其处理能力正好满足这
一
点。
４ 结 语
随着嵌入式技术的不断发展以及Ｉｎｔｅｍｅｔ的
・
消防与安防・ 低压电器（２００８Ｎｏ１８）
现代建筑电气篇
普及，ＡＲＭ的性价比不断提升，各类仪器仪表都
朝着智能化、网络化发展。因此，在火灾报警控制
【参考文献】
器中使用高端的嵌入式技术以及控制器的网络化
［１］ＧＢ ４７１７－－２００３火灾报警控制器通用技术条件
也将是未来的发展趋势。本文提出的基于ＡＲＭ９
［Ｓ］．
的火灾报警控制器在硬件上具有丰富的资源可以
［２］ 张迎辉，庞伟正．火灾探测模糊神经网络的层次结
利用，适合于复杂的火灾控制系统，为控制器中融
构［Ｊ］．信息技术，２００６（１１）：７７＿７８，８２．
人智能化技术提供了一个高速的处理平台；软件
［３］刘汉峰，吴友宇．火灾报警显示系统中基于ＡＲＭ的
上移植了实时操作系统，并且提出加入Ｗｅｂ服务
ＣＡＮ接口模块的设计与实现［Ｊ］．国外电子元器件，
２００７（１）：２４－２７．
器，不但能够具有实时多任务处理能力，也为远程
［４］ Ａｔｍｅｌ Ｃｏｒｐ．ＡＴ９１ＡＲＭ９２００ Ｄａｔａｓｈｅｅｔ［Ｇ］．２００５．
监控与数据共享提供了一种新的途径。
收稿日期：２００８—０６—１１
（上接第２３页）
开始
压；增加开关管与散热片之间绝缘垫片的厚度，减
Ｉ 竺 Ｉ
少开关管与散热片之间的耦合电容；在电源的输
１
．
皇兰里至１± ．
入端加入滤波器来抑制输入端的瞬态干扰。
１． ！Ｉ．
４ 结 语
采用￣ＰＤ７８Ｆ００３４芯片来开发智能电能计量
读取电量参数
——１一
表，不仅能够测量功率、电能，还能够测量电压、
电量处理模块
电流、功率因数、频率等多种电参数以及电费的计
算和显示，为电能管理的现代化提供了可能。采
火竺
用单、双信号防盗电技术，基本上杜绝了电能计量
键中哆
表的用户盗电现象，能够实现通信功能，成本较
低。从使用情况看，该电能计量表稳定性好、可靠
性高、返修率很低，系统性能稳定、功能完善、操作
Ｎ『ｌ
简单，非常适用于单相电能的测量。使用结果表
明：该方法具有精度高、稳定性好、功能易于扩展
图５ 电能计量表软件主程序流程图
等优点，可为仪器及电子产品设计提供一种新的
计量表能够稳定、可靠地工作，进行软硬件设计时
设计思路。
要注意以下几点：
（１）为了防止电能计量表死机，软件编程时
【参考文献】
应采用指令冗余技术、软件陷阱技术以及软件看
［１］丁镇生．传感及其遥控遥测技术应用［Ｍ］．北京：电
门狗技术。
子工业出版社，２００２．
（２）由于该电能计量表可使用ＩＣ卡交费和
［２］ 唐志平．供配电技术［Ｍ］．北京：电子工业出版社，
校验，Ｉｃ卡又有电力卡、用户卡之分，且共用一个
２００５．
ＩＣ卡接口，因此主控模块要注意区分卡的类型，
［３］张淑清．单片微型计算机接口技术及其应用［Ｍ］．
应按照ＩＣ卡的有关控制命令正确编程。
北京：国防工业出版社，２００２．
［４］王幸之．单片机应用系统抗干扰技术［Ｍ］．北京：北
（３）电能计量表采用开关电源，在设计时要
京航空航天大学出版社，２００２．
采用屏蔽措施来减少开关电源的干扰。在开关管
［５］窦振中．ＰＩＣ系列单片机应用设计与实例［Ｍ］．北
的ＣＥ极间加ＲＣ吸收电路，并在二次整流回路的
京：北京航空航天大学出版社，１９９９．
整流二极管两端加ＲＣ吸收电路以抑制浪涌电
收稿日期：２００８－０４－０１
—
２７一
2024年8月20日发(作者：业新蕾)
低压电器（２００８Ｎｏ＿１８）
现代建筑电气篇 ・消防与安防・
基于ＡＲＭ９的火灾报警控制器的设计
邓毅刚， 万频， 袁建华， 卞强春
（广东工业大学自动化学院，广东广州 ５１ ０００６）
摘要：分析ｌｒ国内基于８ ｂｉｔ ＣＰＵ的火灾报警控制器的不足，提出采用高性价比
的ＡＲＭ９处理器芯片ＡＴｇｌＲＭ９２００作为主控ＣＰＵ的方案。详细介绍了基于ＡＲＭ９的
火灾报警控制器的硬件没计和软件实现，阐述了在控制器中嵌入Ｗｅｂ服务器实现远程
监控功能的设计。
关键词：火灾报警控制器；总线；嵌入式Ｗｅｂ服务器
中图分类号：ＴＰ２７７文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—５５３１（２００８）１８－００２４－０４
邓毅刚（１９８３一），
男，硕士研究生，研
究方向为计算机测
控与网络技术。
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｆｉｒｅ Ａｌａｒｍ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｂａｓｅ ｏｎ ＡＲＭ９
ＤＥＮＧ￣ｇａｎｇ， ＷＡＮ Ｐｉｎ， ＹＵＡＮ Ｊｉａｎｈｕａ， ＢＩＡＮ Ｑｉａｎｇｃｈｕｎ
（Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｌａｃｋ ｏｆ ｄｏｎｌｅｓｔｉｃ ｆｉｒｅ ａｌａｒｍ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ８ ｂｉｔ ＣＰＵ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ
ｔｈａｔ ａｄｏｐｔｅｄ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ—ｃｏｓｔ ｒａｔｉｏ ＡＲＭ９ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｃｈｉｐ ＡＴ９ １ ＲＭ９２００ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ＣＰＵ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．
Ｆｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｒｅ ａｌａｒｎｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭ９ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅ—
ｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｗｅｂ ｓｅｒｖｅｒ ｗａｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｒｅｍｏｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗａｓ
ｍａｉｎｌｙ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｒｅ ａｌａｒｍ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｂｕｓ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｗｅｂ ｓｅｒｖｅｒ
０ 引 言
目前，国内的火灾报警控制器产品较多使用
多ＣＰＵ的工作方式，而且多数是以８ ｂｉｔ ＣＰＵ为
享。有的产品为了增加远程监控的能力，需要在
监控中心增加一台ＰＣ机，通过ＰＣ间接连接到
Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上，但这样就大大增加了成本。
随着３２ ｂｉｔ ＡＲＭ的普及，市面上的ＡＲＭ芯
主，每个ＣＰＵ分担不同的任务。８ ｂｉｔ单片机自身
的资源相当有限，无论是Ｉ／Ｏ口、ＲＡＭ、ＲＯＭ、总
线接口等都无法满足复杂系统的要求，因此必须
片价格越来越低。片内集成了大容量的Ｆｌａｓｈ与
ＳＲＡＭ，还有多种常用的总线接口，并且时钟速率
一
般都在６０ ＭＨｚ以上，这样就可以解决８ ｂｉｔ单
要外扩Ｉ／０口扩展器件、大容量的存储器件、总线
接口器件。这样，一方面，加大了ＰＣＢ设计的难
度；另一方面，由于外扩大量的器件，导致系统的
可靠性下降。在数据分析与处理方面，由于处理
速度不高，不能在早期火灾预测中应用先进的智
能算法，而只能使用一些传统的数据处理手段。
片机资源不足和处理速度慢的问题。
ｌ 硬件设计
Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ９１ＲＭ９２００是一款工业级的
ＡＲＭ９处理器芯片，１８０ ＭＨｚ的内核运行速度，具
有ＭＭＵ，支持ＳＤＲＡＭ、ＮＯＲ Ｆｌａｓｈ、ＮＡＮＤ Ｆｌａｓｈ、
另外，国内的绝大多数火灾报警控制器的主控制
器本身不具备Ｉｎｔｅｒｎｅｔ联网能力，因此难以实现
远程监控，也难以与其他系统互连来实现信息共
万
ＬＣＤ、触摸屏；片内集成４个通用ＵＳＡＲＴ，ＵＳＢ ２．０
主机与器件端口，１０／１００Ｂａｓｅ—Ｔ型以太网卡接口。
综合考虑火灾报警控制器的复杂性与３２ ｂｉｔ ＡＲＭ
频（１９６３一），男，副教授．研究方向为计算机测控与网络技术、楼宇智能化技术。
袁建华（１９８３一），男，硕士研究生，研究方向为计算机测控与网络技术。
卞强春（１９８３一），男，硕士研究生，研究方向为计算机测控与网络技术。
２４＋ ．——
消防与安防・
・
低压电器（２００８№１８）
现代建筑电气篇
的优势，本文提出用ＡＲＭ９作为主控制器的
作系统与嵌入式数据库，可以提供强大的数据管
一按一
理能力。
ＣＰＵ。基于ＡＲＭ９的火灾报警控制器具有强大的
功能，是一种通用的多路火灾报警控制器，不但能
完成本机的报警、联动等功能，还能把报警信息传
１．２控制器间的联网
作为通用型的控制器，具备了集中控制与区
送到其他控制器、显示系统，甚至通过以太网传送
到消防局。
１．１主控制器结构
域控制的能力，向上可以连接集中控制器，向下可
以挂接多个区域控制器，并且能与显示系统、供电
系统、警报系统等正常通信。为了保证各个控制
图１给出了嵌入式火灾报警控制器中主控制
器之间、控制器与子系统之间的信息交互与控制，
器的结构框图。
电源监铡Ｉ Ｉ实时时钟ｌ Ｉ ＤＭ９ｔ６１
图１ 嵌入式火灾报警主控制器结构框图
从图ｉ中可以看出，嵌入式火灾报警控制器
具有以下特点：
（１）ＲＳ一２３２、ＲＳ一４８５、ＣＡＮ接口。其中ＲＳ
一
２３２用于连接微型的串行打印机；ＲＳ一４８５作
为主控制器和回路控制器的通信总线；ＣＡＮ总线
用于各区域控制器的通信，实现对等联网。
（２）ＵＳＢ接口。既有ＵＳＢ控制器功能，又有
ＵＳＢ设备功能，能够很方便地上传与下载系统信
息，便于系统维护。
（３）ＤＭ９１６１。由于ＡＴ９１ＲＭ９２００集成了网
卡，具有独立接口ＭＩＩ和ＲＭＩＩ，因此只需外扩物
理层ＤＭ９１６１就能提供１０／１００ Ｍｂ／ｓ的以太网接
口，可以用于远程监控，联网组成更大的网络。
（４）ＬＣＤ。通过外扩ＬＣＤ控制器，如
Ｓ１Ｄ１３５０３，可以使用２５６色的３２０×２４０分辨率的
ＬＣＤ屏，也可以使用黑白色的１０２４×７６８分辨率
的ＬＣＤ屏。在ＬＣＤ上加上４线电阻式的触摸屏，
可以提供更强大的交互功能。
（５）语音接口。通过ＳＳＣ总线外扩立体声
音频控制器，如ＤＡＣ３５５０Ａ，不仅能提供不同的声
音提示来区分不同报警信息，还可以具有语音功
能，结合ＬＣＤ显示提供多媒体的报警信息。
（６）支持大容量的ｍａｓｈ与ＳＤＲＡＭ，结合操
可以采用ＣＡＮ总线通信。ＲＳ一４８５总线是火灾
报警控制器最早期使用的一种总线，但传输速率
较低，在长距离传输时抗干扰能力较差。ＣＡＮ总
线通信速率高，开放性好，纠错能力强，在许多应
用领域表现出色。图２给出了多个区域控制器的
对等联网拓扑图。
～
区
；域
；控
制
：器
：１
图２火灾报警控制器联Ｉ网拓扑图
控制器中使用ＲＳ一４８５总线的好处是可以
与早期的一些消防产品兼容。ＡＴ９１ＲＭ９２００内置
的４个ＵＳＡＲＴ收发器支持ＲＳ一４８５总线提供的
特殊操作模式，采用ＭＡＸ４８７Ｅ来驱动ＲＳ一４８５
总线，可挂接１２８个节点。控制器采用ＳＪＡ１０００
扩展ＣＡＮ总线接口模块，提供２个ＣＡＮ接口。
一
个用于区域控制器间的组网，另一个可以取代
传统的ＲＳ一４８５，作为与回路板通信的总线。
１．３回路控制器
回路控制器一般与主控制器放在同一机箱
内，作为火灾报警控制器的一部分。回路控制器
通过ＲＳ一４８５或ＣＡＮ总线与主控制器进行通信，
将回路上采集的探测器信息传送到主控制器上。
探测器所在的网络大多以二总线为主，探测
器上一般不设有电源，故二总线既作为电源线又
作为信号线，其电压一般为２４ Ｖ。回路控制器中
通过收发器来发送信号与二总线上的探测器通
信。回路板上的控制器采用８ ｂｉｔ ＭＣＵ实时对总
线上的探测器进行轮询，并把结果传输到主控制
器上。
一
２５一
低压电器（２００８Ｎｏ１８）
现代建筑电气篇
２ 软件实现
由于硬件设计上提供了丰富的资源，因此在
软件设计时可以采用嵌入式实时操作系统。另
外，可以移植嵌入式数据库、嵌入式Ｗｅｂ服务器、
文件系统、ＧＵＩ功能来丰富软件系统。整个火灾
报警控制器的软件体系包括应用层软件（Ｗｅｂ
Ｓｅｒｖｅｒ、ＤａｔａＢａｓｅ、ＧＵＩ系统主程序等）、文件系
统、实时操作系统和设备驱动。
２．１嵌入式操作系统的移植
系统软件采用嵌入式实时操作系统Ｌｉｎｕｘ。
Ｌｉｎｕｘ是一个抢占式的源码公开的ＲＴＯＳ，结构清
晰，组织有条理，可移植性好，可裁剪，而且受到世
界各地的Ｌｉｎｕｘ爱好者的维护，也不断在完善。
它的移植主要包括以下内容：
（１）Ｌｉｎｕｘ内核的移植。关键任务是在配置
内核时裁剪出对报警系统实际有用的部分。移植
的原则是使内核尽可能精简但又不影响系统的正
常功能。
（２）根文件系统的制作。按照Ｌｉｎｕｘ的目录
结构，裁剪出简化的目录树，建立一个根文件系统
目录，然后利用ｂｕｓｙｂｏｘ定制一个精简的文件系
统，最后选定一种文件系统格式制作出根文件系
统文件，这样就可以烧写到Ｆｌａｓｈ中。
２．２设备驱动程序编写
设备驱动主要是针对火灾报警控制器用到的
外围设备来编写，包括ＬＣＤ、ＲＳ一４８５、ＣＡＮ总线、
打印机、报警指示灯、主控制盘接口、语音提示接
口等。主要工作是在设备驱动源文件中实现ｆｉｌｅ—
ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ中的函数。这样，应用程序可以通过
ｏｐｅｎ、ｃｌｏｓｅ、ｒｅａｄ、ｗｒｉｔｅ、ｉｏｃｔｌ等函数来实现对设备
的操作。
２．３嵌入式Ｗｅｂ服务器的实现
嵌人式Ｗｅｂ服务器位于应用软件层，本身是
一
个运行在嵌入式设备中的小型服务器程序。在
众多的小型Ｗｅｂ服务器中，Ｂｏａ的功能强大，可
参考的资料也较多，同时也有不少成功的经验，因
此，它是一个很好的选择。
采用嵌入式Ｗｅｂ服务器的思想是把火灾报
警控制器、探测器以及其他消防设备网络化，消防
部或者相关授权的部门可以通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ来实现
远程监测与信息共享。图３给出了Ｂ／ｓ模式下
一
２６一
・消防与安防・
、／ 雎 卤 ｉ－ 杰
图３ Ｂ／Ｓ模式下的远程监测
访问嵌入式Ｗｅｂ服务器的原理图。
ＣＧＩ（通用网关接口）为Ｗｅｂ服务器提供了
访问设备的渠道。在浏览器中点击一个超链接与
Ｗｅｂ服务器通信，Ｗｅｂ服务器会运行相应的ＣＧＩ
程序，在ＣＧＩ程序中通过解释环境变量来得到浏
览器传送的数据，并进行相应处理。
ＣＧＩ程序常用的编程语言有Ｐｅｒｌ、Ｃ等。若
使用ｃ语言编写程序，与一般的Ｃ程序编写区别
不大，可以直接对设备和数据库进行操作，把设备
的运行状态或结果通过Ｗｅｂ服务器以ＨＴＭＬ脚
本的形式传送到浏览器，这样浏览器端就可以看
到所需的信息。
３ 智能化技术的融入
在实际过程中，传统的火灾报警控制器系统
往往只是根据火灾信息中的一种信息提取火灾的
物理特性。由于信号类型的单一性，经常存在漏
报、误报现象，因此火灾报警中应充分利用各种信
息，如使用模糊神经网络模型。该模型是利用神
经网络的自学习能力来动态调整隶属度函数，同
时模糊系统也弥补了神经网络运算速度慢的问
题。可以把同一探测区域内多种类型探测器采集
到的火灾信息参数作为模型的综合输入，经模糊
判断后输出结果。
火灾报警控制器系统融入智能化技术有两种
实现手段：一种是在探测器中加入智能算法，但这
种智能型的探测器必须具有多种传感器，且具有
高速的处理器；另一种是把探测器采集到的信号
传送回主控制器，由主控制器利用智能算法分析
处理。这种方法要求主控制器有一个高速的处理
器，而３２ ｂｉｔ ＡＲＭ９凭借其处理能力正好满足这
一
点。
４ 结 语
随着嵌入式技术的不断发展以及Ｉｎｔｅｍｅｔ的
・
消防与安防・ 低压电器（２００８Ｎｏ１８）
现代建筑电气篇
普及，ＡＲＭ的性价比不断提升，各类仪器仪表都
朝着智能化、网络化发展。因此，在火灾报警控制
【参考文献】
器中使用高端的嵌入式技术以及控制器的网络化
［１］ＧＢ ４７１７－－２００３火灾报警控制器通用技术条件
也将是未来的发展趋势。本文提出的基于ＡＲＭ９
［Ｓ］．
的火灾报警控制器在硬件上具有丰富的资源可以
［２］ 张迎辉，庞伟正．火灾探测模糊神经网络的层次结
利用，适合于复杂的火灾控制系统，为控制器中融
构［Ｊ］．信息技术，２００６（１１）：７７＿７８，８２．
人智能化技术提供了一个高速的处理平台；软件
［３］刘汉峰，吴友宇．火灾报警显示系统中基于ＡＲＭ的
上移植了实时操作系统，并且提出加入Ｗｅｂ服务
ＣＡＮ接口模块的设计与实现［Ｊ］．国外电子元器件，
２００７（１）：２４－２７．
器，不但能够具有实时多任务处理能力，也为远程
［４］ Ａｔｍｅｌ Ｃｏｒｐ．ＡＴ９１ＡＲＭ９２００ Ｄａｔａｓｈｅｅｔ［Ｇ］．２００５．
监控与数据共享提供了一种新的途径。
收稿日期：２００８—０６—１１
（上接第２３页）
开始
压；增加开关管与散热片之间绝缘垫片的厚度，减
Ｉ 竺 Ｉ
少开关管与散热片之间的耦合电容；在电源的输
１
．
皇兰里至１± ．
入端加入滤波器来抑制输入端的瞬态干扰。
１． ！Ｉ．
４ 结 语
采用￣ＰＤ７８Ｆ００３４芯片来开发智能电能计量
读取电量参数
——１一
表，不仅能够测量功率、电能，还能够测量电压、
电量处理模块
电流、功率因数、频率等多种电参数以及电费的计
算和显示，为电能管理的现代化提供了可能。采
火竺
用单、双信号防盗电技术，基本上杜绝了电能计量
键中哆
表的用户盗电现象，能够实现通信功能，成本较
低。从使用情况看，该电能计量表稳定性好、可靠
性高、返修率很低，系统性能稳定、功能完善、操作
Ｎ『ｌ
简单，非常适用于单相电能的测量。使用结果表
明：该方法具有精度高、稳定性好、功能易于扩展
图５ 电能计量表软件主程序流程图
等优点，可为仪器及电子产品设计提供一种新的
计量表能够稳定、可靠地工作，进行软硬件设计时
设计思路。
要注意以下几点：
（１）为了防止电能计量表死机，软件编程时
【参考文献】
应采用指令冗余技术、软件陷阱技术以及软件看
［１］丁镇生．传感及其遥控遥测技术应用［Ｍ］．北京：电
门狗技术。
子工业出版社，２００２．
（２）由于该电能计量表可使用ＩＣ卡交费和
［２］ 唐志平．供配电技术［Ｍ］．北京：电子工业出版社，
校验，Ｉｃ卡又有电力卡、用户卡之分，且共用一个
２００５．
ＩＣ卡接口，因此主控模块要注意区分卡的类型，
［３］张淑清．单片微型计算机接口技术及其应用［Ｍ］．
应按照ＩＣ卡的有关控制命令正确编程。
北京：国防工业出版社，２００２．
［４］王幸之．单片机应用系统抗干扰技术［Ｍ］．北京：北
（３）电能计量表采用开关电源，在设计时要
京航空航天大学出版社，２００２．
采用屏蔽措施来减少开关电源的干扰。在开关管
［５］窦振中．ＰＩＣ系列单片机应用设计与实例［Ｍ］．北
的ＣＥ极间加ＲＣ吸收电路，并在二次整流回路的
京：北京航空航天大学出版社，１９９９．
整流二极管两端加ＲＣ吸收电路以抑制浪涌电
收稿日期：２００８－０４－０１
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