基于无线网络的智能节点设计.pdfVIP

工业控制 EA 应用与方案 数据链路层引入仲裁机制 报文可以按照优先级先后发送而不会冲突 实现了多主网络 应用层引入 对象建模 对象编址 基于连接的思想和生产者/消费者网络模型 提高了系统的开放性和网络吞吐率 基于无线网络的智能节点设计 东南大学电气工程系 徐东方 胡仁杰 在工业控制自动化网络中 现场总线由于具有开放性 多 主站 数字化和智能化等优势 得到了广泛的应用 大 多数现场总线采用了OSI模型7层结构中的3层 物理层 数 据链路层和应用层 目前物理层还局限于电缆和光纤本文 探讨了利用无线电作为介质的通信网络的构成 系统方案 图2 无线网智能节点硬件示意图 无线网的组成主要有 N个智能节点 网络扫描器O和 无线网适配器P参见图1中的网络1设备间依靠无线电通 器/接收器有集成化的模块可以参考 实际采用的是 信 工作在300440 MHz ISM频段 具有ASK调制和解调 MICRF102/MICRF007 能力 抗干扰能力强 适合工业控制应用 无线网适配器连 CPLD用硬件描述语言Verilog HDL设计 具有很好的建 接到计算机 用于网络组态 网络扫描器用于网络监听 总 模能力 CPLD电路在这里起到一个协议芯片的作用a.发送 线仲裁和实现设备间的动态连接 网络1中的节点Q可以看 数据和接收数据并行处理 发的时候可以在线监听 提高通 作是连接两个不同协议网的网桥 信可靠性 b.用硬件实现数据链路层协议 减少MCU软件开 销 提高系统的实时性 c.设置发送缓冲区 网络忙时自动重 发 设置接收滤波器 过滤无关报文 设置接收缓冲区 只 有缓冲区刷新时才引起MCU中断 设置状态寄存器 反映节 点或网络当前通信状态 数据链路层 1)数据帧的格式 数据帧分为长帧结构和短帧结构 前 图1 无线网络示意图 者用于节点间的报文交换 后者用于优先级仲裁 标识符有 两个具体的含义 一是在报文交换时代表了连接的生产者/消 无线网智能节点硬件设计 费者关系二是在仲裁时代表了报文发送的优先级(标识符越 小优先级越高)控制场表示数据的长度 是否分段等信息 组成智能节点通信部分的硬件电路主要有 MCUCPLD数据场就是报文交换的内容 如IO控制数据 状态数据和系 电路 无线电收发器 如图2所示 MCU是系统的核心 在 统配置参数 CRC序列用于数据校验 通信模块中用于向CPLD写方式控制字 读取状态值 读写 2)仲裁的实现 在组建无线局域网时 让所有节点的无 CPLD缓冲区的通信数据 所有节点的无线电发射器与无线电 线电通信频率工作在同一点上 这样可以简化硬件设计 降 接收器工作在同一频率 采用数字化通信模式 无线电发射 低系统成本 从一个节点发出的信号 所有的节点都能接收 电气时代2005年第2期 |81 万方数据 EA 应用与方案 工业控制 表1 长帧格式 1bit11 bit6 bit0 64 bytes15 bit 1 bit 6 bit 帧起始