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基于Raspberry Pi的电梯彩屏显示系统设计

  作者:赖 江,李英祥,何 琪,苏 凯

近年来,随着高层建筑数量的与日俱增,电梯的需求量也在增加。现阶段我们广泛使用的电梯都是基于列的显示系统,显示状态信息比较简单,显示方式比较单调。此外,现在的一些电梯里的广告机,虽然改善了电梯轿内的乘坐环境,良好的广告效果也给商家带来了不小的经济效益。但是这种显示装置没有和电梯控制系统融为一体,只是单纯的视频播放而已。

  为了使显示和电梯控制系统相融合,打造舒适的乘坐环境,针对现有的电梯系统提出一种由单片机完成不同厂商适配、由/X86统一显示的双核处理方法。该方法中ARM/X86处理器专注于统一通用格式电梯状态信息解码、楼层图片切换或视频播放,从而提高整个系统的实时性与可靠性。针对不同厂商的电梯通信协议,只需要更改单片机的编解码程序便可使整个系统重新工作。

  Raspberry Pi(中文名为“树莓派”)是一款由英国的树莓派基金会所开发,以低价硬件及自由软件为学生计算机编程教育而设计的卡片式电脑。其配备一枚700 MHz出产的ARM架构BCM2835处理器,256 MB内存(B型已升级到512 MB内存)的微型电脑主板。Raspberry Pi以为内存硬盘,主板周围有两个USB和一个网口,可连接、鼠标和网线,同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HI高清视频输出接口。以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上,具备所有PC的基本功能。其操作系统采用开源的Linux系统,比如Debian、Arch Linux,自带的Iceweasel、KOffice等软件能够满足基本的网络浏览、文字处理以及计算机学习的需要。

  Qt是一个1991年由奇趣科技开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。Qt具有优良的跨平台特性,Qt支持下列操作系统: Windows 95/98、Microsoft Windows NT、Linux、Solaris、SunOS、HP-UX、Digital UNIX(OSF/1、Tru64)、FreeBSD、BSD/OS,SCO、AIX、OS390、QNX等等。

  

  

  本系统的硬件部分主要由接口转接板和显示板组成,系统框图如图1所示。

基于Raspberry Pi的电梯彩屏显示系统设计

  

  

  接收RS-485/CAN总线上的电梯通信协议,并完成协议的解析;承载温度传感设备和挂在I2C总线上的时钟电路,供显示板读取温度和时间信息,完成用户按键的检测与编码。

  

  接收接口转接板译码后的电梯数据;读取温度和时间信息;实现界面应用程序。

  

  接口转接板子系统硬件主要包括ATmega8单片机、DS18B20、PCF8563时钟芯片、MAX485芯片等。其接口转接板框图如图2所示。

基于Raspberry Pi的电梯彩屏显示系统设计

  电梯的通信协议有多种,本文以NICE3000通信协议为例实现本系统。

  

  通信方式:RS-485标准、异步、半双工。

  数据格式:1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验位。

  通信波特率:9 600 bps。

  通信地址定义:广播地址为0,外接节点地址为1~31(外招板拨码开关确定),地址同时也表示外招所在楼层;显示板只是接收显示,地址设定为0(拨码),无需通信回复。

  数据校验:采用两位异或校验。

  数据帧分类:共有两种形式,其中广播帧用于外招显示内容的信息,不需要返回帧,另外还有一种是普通帧,主要完成主控制板与外招之间的控制信息交换。

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