LonWorks總線技術(shù)

1、 主 講 人 陳 青 林 本次課主要內(nèi)容本次課主要內(nèi)容 現(xiàn)場(chǎng)總線的基本概念現(xiàn)場(chǎng)總線的基本概念 幾種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)幾種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) LonWorksLonWorks技術(shù)概況技術(shù)概況 LonWorksLonWorks技術(shù)核心元件技術(shù)核心元件- -神經(jīng)元芯神經(jīng)元芯片的結(jié)構(gòu)片的結(jié)構(gòu) 一、什么是現(xiàn)場(chǎng)總線一、什么是現(xiàn)場(chǎng)總線 現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用微處

2、理器置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，把多個(gè)測(cè)使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，把多個(gè)測(cè)量控制儀表連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)量控制儀表連接成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場(chǎng)議，在位于現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間以及現(xiàn)場(chǎng)儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，儀表與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。形成各種適應(yīng)實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)

3、中在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動(dòng)化系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。具有廣泛的應(yīng)用前景。第五章第五章 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)二、現(xiàn)場(chǎng)總線是底層控制網(wǎng)絡(luò)三、 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)節(jié)省硬件數(shù)量與投資：減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器、計(jì)算單節(jié)省硬件數(shù)量與投資：減少變送器的數(shù)量，不再需要單獨(dú)的調(diào)節(jié)器、計(jì)算單元等，也不再需要元等，也不再需要DCSDCS系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離等功能單元及其復(fù)雜接系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理、轉(zhuǎn)換、隔離等功能單元及其復(fù)雜接線，可用工控線，可用工控PCPC機(jī)作為操作站，節(jié)省硬件投資，減少控制室面積。機(jī)作為操作站，節(jié)省硬件投資，減少控制室面積。節(jié)省安裝費(fèi)用：現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的接線十分簡(jiǎn)單，

4、一對(duì)雙絞線或一條電纜上通節(jié)省安裝費(fèi)用：現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的接線十分簡(jiǎn)單，一對(duì)雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€(gè)設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設(shè)?？蓲旖佣鄠€(gè)設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設(shè)計(jì)與接頭校對(duì)的工作量也大大減少?？晒?jié)約安裝費(fèi)用計(jì)與接頭校對(duì)的工作量也大大減少?？晒?jié)約安裝費(fèi)用6060以上。以上。節(jié)省維護(hù)開銷：由于現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備具有自診斷與簡(jiǎn)單故障處理的能力，并通節(jié)省維護(hù)開銷：由于現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備具有自診斷與簡(jiǎn)單故障處理的能力，并通過數(shù)字通訊將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室，用戶可以查詢所有設(shè)備的運(yùn)過數(shù)字通訊將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室，用戶可以查詢所有設(shè)備的運(yùn)行

5、，診斷維護(hù)信息，以便早期分析故障原因并快速排除。行，診斷維護(hù)信息，以便早期分析故障原因并快速排除。用戶具有高度的系統(tǒng)其成主動(dòng)權(quán)：用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備用戶具有高度的系統(tǒng)其成主動(dòng)權(quán)：用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)。避免因選擇了某一品牌的產(chǎn)品而被來集成系統(tǒng)。避免因選擇了某一品牌的產(chǎn)品而被“框死框死”了使用設(shè)備的選擇了使用設(shè)備的選擇范圍，不會(huì)為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展。范圍，不會(huì)為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展。提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性：由于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性：由于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號(hào)

6、相比，它從根本上提高了測(cè)量與控制的精確度，減少了傳送誤差。同擬信號(hào)相比，它從根本上提高了測(cè)量與控制的精確度，減少了傳送誤差。同時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)部功能加強(qiáng)，減少了信號(hào)的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。了信號(hào)的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。5.1 幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線1.基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF 時(shí)間：時(shí)間： 19941994年年9 9月合并，成立了月合并，成立了Foundation Fieldbus 組織：以美國(guó)組織：以美國(guó)Fisher-RosemountFisher-Rosemount公司為首的

7、公司為首的8080家公司家公司和以和以HoneywellHoneywell公司為首的公司為首的150150家公司的兩大集團(tuán)合并。家公司的兩大集團(tuán)合并。 層次結(jié)構(gòu)：層次結(jié)構(gòu)：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，并在應(yīng)用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，并在應(yīng)用層上增加了用戶層。采用設(shè)備描述語言規(guī)定了通用的層上增加了用戶層。采用設(shè)備描述語言規(guī)定了通用的功能塊集。功能塊集。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：分低速分低速H1和高速和高速H2兩種通信速率。兩種通信速率。 H1的傳輸速率為的傳輸速率為31.25kbps，通信距離可達(dá)，通信距離可達(dá)1900m(加加中繼器延長(zhǎng)中繼器延長(zhǎng))，可支持總線供電，支持本質(zhì)安全防爆環(huán)，可支持總線供電，支

8、持本質(zhì)安全防爆環(huán)境。境。 H2的傳輸速率可為的傳輸速率可為1Mbps和和2.5Mbps兩種，距離分別兩種，距離分別為為750m和和500m。支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，符合。支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，符合IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。媒介的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼標(biāo)準(zhǔn)。媒介的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼。 應(yīng)用領(lǐng)域：在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良應(yīng)用領(lǐng)域：在過程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景。好發(fā)展前景。2. LonWorks(Local Operating Network) 時(shí)間：時(shí)間： 1990年正式公布年正式公布 組織：以組織：以美國(guó)美國(guó)Echelon公司為主并與摩托羅拉、東芝公

9、公司為主并與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)推出司共同倡導(dǎo)推出。 層次結(jié)構(gòu)：層次結(jié)構(gòu)：采用采用ISO/OSI模型的全部七層通訊協(xié)議，模型的全部七層通訊協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置。通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置。 特點(diǎn)：其通信速率從特點(diǎn)：其通信速率從300bps300bps至至1.5Mbps1.5Mbps，直接通信距離，直接通信距離可達(dá)可達(dá)2700m(78kbps2700m(78kbps，雙絞線，雙絞線) )。 支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)線等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)

10、了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。品，被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。 采用的采用的LonTa1k協(xié)議被封裝在稱之為協(xié)議被封裝在稱之為Neuron的神經(jīng)元的神經(jīng)元芯片中得以實(shí)現(xiàn)。芯片中得以實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)用領(lǐng)域：樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦應(yīng)用領(lǐng)域：樓宇自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)輸、工業(yè)過程控制公設(shè)備、交通運(yùn)輸、工業(yè)過程控制3.過程現(xiàn)場(chǎng)總線 PROFIBUS 時(shí)間：時(shí)間： 19861986年開始制訂標(biāo)準(zhǔn)。年開始制訂標(biāo)準(zhǔn)。 組織：組織：由西門子公司為主的十幾家德國(guó)公司、研究所由西門子公司為主的十幾家德國(guó)公司、研究所共同推出共同推出，德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)。德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲

11、標(biāo)準(zhǔn)。 層次結(jié)構(gòu)：層次結(jié)構(gòu)：采用采用OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。FMS還采用了應(yīng)用層。還采用了應(yīng)用層。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：由由PROFIBUS-DP，-FMS，-PA組成系列。組成系列。 DP型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸。適合于加工自型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸。適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)城的應(yīng)用。動(dòng)化領(lǐng)城的應(yīng)用。 FMS意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、意為現(xiàn)場(chǎng)信息規(guī)范，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開關(guān)等?？删幊炭刂破?、低壓開關(guān)等。 PA型用于過程自動(dòng)化。型用于過程自動(dòng)化。 遵從遵從IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。傳輸速率為標(biāo)準(zhǔn)。傳輸速率為9.6kbps12

12、Mbps，最大傳輸距離在最大傳輸距離在12Mbps時(shí)為時(shí)為100m，1.5Mbps時(shí)為時(shí)為400m，可用中繼器延長(zhǎng)至，可用中繼器延長(zhǎng)至10km。 其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜。最多可掛其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜。最多可掛接接127個(gè)站點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)總線供電與本質(zhì)安全防爆。個(gè)站點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)總線供電與本質(zhì)安全防爆。4. CAN CAN (Control Area Network) 時(shí)間：時(shí)間： 19911991年制訂技術(shù)規(guī)范，年制訂技術(shù)規(guī)范，19931993年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 組織：組織：最早由德國(guó)最早由德國(guó)BOSCH公司推出，得到公司推出，得到Motoro1a，Inte

13、1，Phlip，Siemence，NEC等公司的支持等公司的支持。 層次結(jié)構(gòu)：層次結(jié)構(gòu)：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層。物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線。通信速率最高可達(dá)信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線。通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/5kbps?？伞？蓲旖釉O(shè)備數(shù)最多可達(dá)掛接設(shè)備數(shù)最多可達(dá)110個(gè)。個(gè)。CAN的信號(hào)傳輸采用短幀的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自結(jié)構(gòu)，受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，具有較動(dòng)關(guān)閉的功能，以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，具有較

14、強(qiáng)的抗干擾能力。強(qiáng)的抗干擾能力。 應(yīng)用領(lǐng)域：汽車等交通工具內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件的數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域：汽車等交通工具內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件的數(shù)據(jù)通信，也可用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。據(jù)通信，也可用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。5. HARTHART 時(shí)間：時(shí)間：19931993年成立了年成立了HARTHART通信基金會(huì)。通信基金會(huì)。 組織：由組織：由RosemountRosemount公司開發(fā)并得到八十多家公司支持。公司開發(fā)并得到八十多家公司支持。 層次結(jié)構(gòu)：層次結(jié)構(gòu)：規(guī)定了一系列命令，按命令方式工作。三類規(guī)定了一系列命令，按命令方式工作。三類命令，第一類稱為通用命令；第二類稱為一般行為命令；命令，第一類稱為通用命令；第二類稱為

15、一般行為命令；第三類稱為特殊設(shè)備命令。第三類稱為特殊設(shè)備命令。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡性產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡性產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，得到了較快發(fā)展。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，得到了較快發(fā)展。 采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開發(fā)商采用這。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性，由種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性，由HART基金會(huì)負(fù)責(zé)登記基金會(huì)負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典，主設(shè)備管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描

16、述字典，主設(shè)備運(yùn)用運(yùn)用DDL技術(shù)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些技術(shù)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)專用接口。設(shè)備開發(fā)專用接口。智能接點(diǎn)智能接點(diǎn)智能接點(diǎn)智能接點(diǎn)路由器路由器收發(fā)器監(jiān)管站5.2.1 LonWorks技術(shù)概述及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)LonWorks技術(shù)包括以下幾個(gè)組成部分：技術(shù)包括以下幾個(gè)組成部分： LonWorksLonWorks節(jié)點(diǎn)和路由器節(jié)點(diǎn)和路由器 LonTalkLonTalk協(xié)議協(xié)議 LonworksLonworks收發(fā)器收發(fā)器 LonWorks網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)開發(fā)工具網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)開發(fā)工具1. Lonworks1. Lonworks節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)Hos

17、t Base節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)框圖2. 2. 路由器路由器路由器工作原理路由器工作原理LonTalk協(xié)議對(duì)路由器的支持協(xié)議對(duì)路由器的支持中繼器中繼器橋接器橋接器配置型路由器配置型路由器學(xué)習(xí)型路由器學(xué)習(xí)型路由器思考思考 如何連接鏈路如何連接鏈路? ? 如何選擇路徑如何選擇路徑? ? 怎樣確定最佳路徑怎樣確定最佳路徑? ? 不同的地址規(guī)則怎嬤辦不同的地址規(guī)則怎嬤辦? ? 互連的層次劃分：互連的層次劃分： 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和高層物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和高層 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備: : 分別是中繼器分別是中繼器( Re( Repeater)、網(wǎng)橋、網(wǎng)橋(Bridge)、路由、路由器器(Rou

18、ter)和網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)(Gateway)。多口中繼器多口中繼器MPR工作站 . . .TR-MAUAUI端口端口1）中繼器）中繼器普通型普通型HUB結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2）網(wǎng)橋）網(wǎng)橋 網(wǎng)橋網(wǎng)橋( (又稱橋接器又稱橋接器) )的操作涉及到的操作涉及到 OSIOSI的數(shù)據(jù)鏈路層，更準(zhǔn)確地說位于的數(shù)據(jù)鏈路層，更準(zhǔn)確地說位于MACMAC層，它連接與地址編碼方案兼容層，它連接與地址編碼方案兼容的局域網(wǎng)，利用的局域網(wǎng)，利用MACMAC和和MACMAC地址地址( (也稱也稱硬件地址硬件地址) )， 以及存儲(chǔ)轉(zhuǎn)以及存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能進(jìn)發(fā)功能進(jìn)行局域網(wǎng)間的信息幀交換。行局域網(wǎng)間的信息幀交換。3）路由器：配置型路由器和學(xué)習(xí)型路由器9

19、101112通道11234通道38765R1R2通道2子網(wǎng)1子網(wǎng)2子網(wǎng)3查看源地址子網(wǎng)2在我下方源、目的地址不同，上傳查看源地址子網(wǎng)2在我上方源、目的地址不同，下傳查看源地址子網(wǎng)1在我上方查路由表，子網(wǎng)2在我下方，下傳子網(wǎng)2在我上方，不下傳學(xué)習(xí)型路由器的學(xué)習(xí)過程學(xué)習(xí)型路由器的學(xué)習(xí)過程例：通道例：通道2 2的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)6 6向通道向通道1 1的節(jié)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)2 2傳送數(shù)據(jù)的過程。傳送數(shù)據(jù)的過程。路由器轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則框圖路由器轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則框圖3. 3. 網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理的主要功能有以下三個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)管理的主要功能有以下三個(gè)方面。 (1) (1) 網(wǎng)絡(luò)安裝網(wǎng)絡(luò)安裝 常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接通

20、常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接通常采用直接互連，或者通過常采用直接互連，或者通過DIPDIP開關(guān)來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)地址，開關(guān)來設(shè)定網(wǎng)絡(luò)地址，而而LONLON總線則通過動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)地址，并通過網(wǎng)絡(luò)變總線則通過動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)地址，并通過網(wǎng)絡(luò)變量和顯示報(bào)文來進(jìn)行設(shè)備間的通信。量和顯示報(bào)文來進(jìn)行設(shè)備間的通信。 (2) (2) 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安裝只是在系統(tǒng)開始時(shí)進(jìn)行的，而系統(tǒng)維網(wǎng)絡(luò)安裝只是在系統(tǒng)開始時(shí)進(jìn)行的，而系統(tǒng)維護(hù)則在系統(tǒng)運(yùn)行的始終。系統(tǒng)維護(hù)主要包括維護(hù)和護(hù)則在系統(tǒng)運(yùn)行的始終。系統(tǒng)維護(hù)主要包括維護(hù)和修理兩方面。修理兩方面。(3) (3) 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控 應(yīng)用設(shè)備只能得到本地的網(wǎng)絡(luò)信息，也即網(wǎng)絡(luò)

21、應(yīng)用設(shè)備只能得到本地的網(wǎng)絡(luò)信息，也即網(wǎng)絡(luò)傳送給它的數(shù)據(jù)。傳送給它的數(shù)據(jù)。采用采用LONLON總線結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)5.2.2 LON5.2.2 LON總線分散式通信控制處理器總線分散式通信控制處理器神經(jīng)元芯片神經(jīng)元芯片1. 1. 處理單元處理單元 該芯片內(nèi)部裝有三個(gè)微處理器：該芯片內(nèi)部裝有三個(gè)微處理器：MAC處理器、處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器和應(yīng)用處理器。網(wǎng)絡(luò)處理器和應(yīng)用處理器。2. 2. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 MC143150MC143150存儲(chǔ)器的分配包括：存儲(chǔ)器的分配包括： 512bytes EEPROM512bytes EEPROM； 網(wǎng)絡(luò)配置和地址表；網(wǎng)絡(luò)配置和地址表； 獨(dú)一無二的獨(dú)一

22、無二的4848位神經(jīng)元位神經(jīng)元IDID碼；碼； 用戶應(yīng)用程序代碼和一般只讀的數(shù)據(jù)；用戶應(yīng)用程序代碼和一般只讀的數(shù)據(jù)； 2048 bytes RAM2048 bytes RAM； 堆棧段、應(yīng)用程序和系統(tǒng)程序的數(shù)據(jù)區(qū)；堆棧段、應(yīng)用程序和系統(tǒng)程序的數(shù)據(jù)區(qū)； LonTalkLonTalk協(xié)議應(yīng)用緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)；協(xié)議應(yīng)用緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)； 最多最多64kB64kB存儲(chǔ)器地址空間，但處理器提供外部存存儲(chǔ)器地址空間，但處理器提供外部存儲(chǔ)器接口能夠訪問到的是儲(chǔ)器接口能夠訪問到的是59392 bytes59392 bytes；而剩下的；而剩下的61146114字節(jié)是作為系統(tǒng)內(nèi)部映射。字節(jié)是作為系統(tǒng)內(nèi)部映射

23、。 1638416384字節(jié)的外部存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)字節(jié)的外部存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)LONLON的操作系統(tǒng)；的操作系統(tǒng)； 剩下的空間可作為用戶編寫的應(yīng)用代碼，以及應(yīng)用剩下的空間可作為用戶編寫的應(yīng)用代碼，以及應(yīng)用程序所需要的額外讀寫數(shù)據(jù)區(qū)、應(yīng)用緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)緩程序所需要的額外讀寫數(shù)據(jù)區(qū)、應(yīng)用緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)。沖區(qū)。3 3輸入輸入/ /輸出輸出 神 經(jīng) 元 芯 片 和神 經(jīng) 元 芯 片 和其 他 設(shè) 備 的 互其 他 設(shè) 備 的 互連是通過它的連是通過它的11個(gè)個(gè) I / O IO0IO10。這。這些 管 腳 可 以 根些 管 腳 可 以 根據(jù) 不 同 外 部 設(shè)據(jù) 不 同 外 部 設(shè)備備I/O的要求，的要求

24、，靈 活 地 配 置 輸靈 活 地 配 置 輸入輸出方式入輸出方式。 神經(jīng)元芯片定時(shí)/計(jì)數(shù)器外部連接圖4. 4. 通信端口通信端口 單端模式單端模式 差分模式差分模式 專用模式專用模式5. 5. 時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)6. 6. 睡眠睡眠/ /喚醒機(jī)制喚醒機(jī)制7. Service Pin7. Service Pin8. Watchdog8. Watchdog定時(shí)器定時(shí)器 單端模式單端模式差分方式的通訊口配置框圖差分方式的通訊口配置框圖四四. .通信線路和設(shè)備通信線路和設(shè)備雙絞線收發(fā)器雙絞線收發(fā)器1.1.直接驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)2.EIA-4852.EIA-4853. 變壓器耦合變壓器耦合4. 電力線收發(fā)器電

25、力線收發(fā)器五五.LonWorks.LonWorks通信協(xié)議通信協(xié)議LonTalkLonTalk1 LonTalk1 LonTalk協(xié)議的特點(diǎn)協(xié)議的特點(diǎn) LonTalkLonTalk協(xié)議是為協(xié)議是為L(zhǎng)ONLON總線設(shè)計(jì)的專用協(xié)議，它具總線設(shè)計(jì)的專用協(xié)議，它具有以下特點(diǎn)：有以下特點(diǎn)： 發(fā)送的報(bào)文都是很短的數(shù)據(jù)發(fā)送的報(bào)文都是很短的數(shù)據(jù)( (通常幾個(gè)到幾十通常幾個(gè)到幾十個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)) )； 通信帶寬不高通信帶寬不高(2Kbps(2Kbps到到2Mbps)2Mbps)； 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)往往是低成本、低維護(hù)的單片機(jī)；網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)往往是低成本、低維護(hù)的單片機(jī)； 多節(jié)點(diǎn)，多通信介質(zhì)；多節(jié)點(diǎn)，多通信介質(zhì)； 可靠性

26、高；可靠性高； 實(shí)時(shí)性高。實(shí)時(shí)性高。2 LonTalk2 LonTalk七層協(xié)議七層協(xié)議3 LonTalk協(xié)議物理層協(xié)議 適應(yīng)不同的通信介質(zhì)，如：雙絞線(twisted-pair)、電力線(powerline)、無線電(radio-frequency)、紅外線(infrared)、同軸電纜(coaxialcable)、光纖(fiber)甚至是用戶自定義的通信介質(zhì)。 支持不同的數(shù)據(jù)解碼和編碼，如：通常雙絞線使用差分曼切斯特編碼、電力線使用擴(kuò)頻、無線通信使用頻移鍵控(FSK)。4 LonTalk4 LonTalk協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)構(gòu)及對(duì)大網(wǎng)絡(luò)的支持協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)構(gòu)及對(duì)大網(wǎng)絡(luò)的支持 網(wǎng)絡(luò)地址可以有三

27、層結(jié)構(gòu)：域網(wǎng)絡(luò)地址可以有三層結(jié)構(gòu)：域(Domain)、子、子網(wǎng)網(wǎng)(Subnet)和節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)(Node)報(bào)文地址結(jié)構(gòu)圖報(bào)文地址結(jié)構(gòu)圖 5 MAC子層LonTalk協(xié)議使用的CSMA介質(zhì)訪問控制六六. . 面向?qū)ο蟮木幊陶Z言面向?qū)ο蟮木幊陶Z言Neuron CNeuron C Neuron C是一種編程語言，它以ANSI C為基礎(chǔ)，專門為神經(jīng)元芯片而設(shè)計(jì)，同時(shí)加入通信、事件調(diào)度、分布數(shù)據(jù)對(duì)象和I/O功能，是編寫神經(jīng)元芯片程序的最為重要的工具。 Neuron C支持ANSI C的定義類型(typedefs)、枚舉類型(enums)、數(shù)組類型(arrays)、指針類型(pointers)、結(jié)構(gòu)類型(structs)和聯(lián)合類型(unions)。 網(wǎng)絡(luò)變量網(wǎng)絡(luò)變量 應(yīng)用程序可以定義一個(gè)特殊的靜態(tài)對(duì)象類網(wǎng)絡(luò)變量，這些網(wǎng)絡(luò)變量可以是整型、字符型或結(jié)構(gòu)等類型。網(wǎng)絡(luò)變量可以與一個(gè)或多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)變量互連。網(wǎng)絡(luò)變量從通信的角度分為輸入或輸出，對(duì)于一個(gè)輸入的網(wǎng)絡(luò)變量可以和其他節(jié)點(diǎn)的多個(gè)輸出的網(wǎng)絡(luò)變量互連而對(duì)于一個(gè)輸出的網(wǎng)絡(luò)變量也可以和其他節(jié)點(diǎn)的多個(gè)輸入的網(wǎng)絡(luò)變量互連，值得注意的是輸出和輸出或輸入和輸入是不能互連