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LonWorks现场总线 一．传统控制网络和神经元控制网络比较 网络信息流示意图 LonWorks的特征和优点 1）? 支持广泛范围的通信介质，包括双绞线和电力线等。 2）? 支持可靠通信，包括防范末经授权使用系统。 3）? 不论网络规模，提供可预测的响应时间。 4）? 支持混合介质和不同通信速度构成的网络。 5）? 提供对节点透明的接口。 6）? 支持几个节点——几万个节点的网络。 7）? 允许节点间的任意连通。 8）? 允许对等通信，这样使它可用于分布式控制系统中。 9）? 为产品的互可操作性提供有效机制，使来自一个制造商的产品能和其他制造商的产品共享标准物理量的信息。 10）实施协议内网络管理问题的解决方案。 技术组成： LonWorks节点和路由器 LonTalk协议 LonWorks收发器 LonWorks网络和节点开发工具 LonWorks节点 现场控制节点包含：应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源。 1、以神经元芯片为核心的控制节点 一个神经元芯片加上收发器构成 2、采用模块化信息处理器结构的控制节点 问题： 神经元芯片：8位总线，最高主频10MHz，无法完成复杂控制。 解决： 采用Host Base结构：神经元芯片作为协处理器，高级主机作为主处理器，用于完成复杂的测控功能。 神经元节点结构框图 Neuron Chip MC3150 一个神经元芯片内置3个CPU： 介质访问CPU； 网络通讯CPU； 用户CPU。 三个CPU之间均以双口RAM进行通讯 神经元芯片 LonWorks技术的核心是神经元芯片。 神经元芯片包含3150和3120两大系列。 3150支持外部存储器，适合更为复杂的应用。 3120本身带有ROM，不支持外部存储器。 1、内部结构 集成芯片中有3个8位CPU。 一个用于完成开放互连模型中第1～2层的功能,称为媒体访问控制处理器（MAC处理器）,实现介质访问的控制与处理。 第二个用于完成第3～6层的功能,称为网络处理器,进行网络变量处理的寻址、处理、诊断、路径选择、软件计时、网络管理,并负责网络通信控制、收发数据包等。 第三个是应用处理器,执行操作系统服务与用户代码，完成用户用Neuron C语言编写的应用程序，完成用户的要求。 芯片中还具有存储信息缓冲区,以实现CPU之间的信息传递,并作为网络缓冲区和应用缓冲区。 网络处理器处于中间位置，通过使用网络缓冲区和MAC处理器通信，使用应用缓冲区和应用处理器通信。 MC143150存储器 512B EEPROM 存储网络配置和地址表、48位神经元ID码、用户应用程序代码及一般只读数据。 2048B RAM 数据区、应用缓冲区和网络缓冲区 64KB存储器地址空间 6114B为系统内部映射 16384B外部存储器 存储LON的操作系统 剩余空间 用户自定义 I/O功能 在控制单元中需要采集和控制功能,为此,神经元芯片特设置11个I/O口。这些I/O口可根据需求不同来灵活配置与外围设备的接口,如RS232、并口、定时/计数、间隔处理、位I/O等。 神经元芯片还有一个时间计数器,从而能完成Watchdog、多任务调度和定时功能。神经元芯片支持节电方式,在节电方式下系统时钟和计数器关闭,但状态信息(包括RAM中的信息) 不会改变。一旦I/O状态变化或网线上信息有变,系统便会激活。 其内部还有一个最高1.25M bps、独立于介质的收发器。由此可见,一个小小的神经元芯片不仅具有强大的通信功能, 更集采集、控制于一体。在理想情况下,一个神经元芯片加上几个分离元件便可成为DCS系统中一个独立的控制单元。 神经元和其他设备的互连是通过它的11个I/O口来实现的，这些引脚可以根据不同外围设备I/O的要求，灵活配置输入输出方式。 芯片引脚图 定时/计数器 神经元芯片带有两个片内定时/计数器。 定时/计数器1为多路选择定时/计数器，它通过多路选择开关从IO4－IO7中任选一个作为输入，输出连至IO0。 定时/计数器2为专用定时/计数器，输入是IO4，输出是IO1。 每个定时/计数器包括：16位装入寄存器、16位计数器、16位锁存器。 通信 LON总线特点：支持多种通信介质，视现场环境选择收发器和介质。 1、双绞线收发器 直接驱动：使用神经元芯片的通信端口作为收发器 保护：电阻（限制电流）、瞬态电压抑制器（静电敏感度） 支持通信速率1.25Mbit/s 64节点/通道 30m EIA－485：电气接口。比直接驱动好 通信速率39kbit/s 32节点/通道 660m 所有节点使用共同的电压（共地） 变压器耦合：高性能、高共模隔离、噪声隔离 FTT-10自由拓扑收发器：支持没有极性、自由拓扑的互