第8章LON 和LonWorks现场总线技术.ppt

第8章 LON 和 LonWorks现场总线技术 周鸣争 安徽工程大学计算机与信息学院 8.1 总体概述 LON（Local Operating Networks）是Echelon公司开发的现场总线，并开发了配套的LonWorks技术。 开放的总线平台技术，该技术给各种控制网络应用提供端到端的解决方案。 LON和LonWorks技术可以应用于工业控制、交通控制、楼宇自动化等领域。 8.1 总体概述 1.LonWorks技术特点 （1）发送的报文都是很短的数据（几个到几十个字节） （2）通讯带宽不高2M （3）节点往往是低成本、低维护的单片机 （4）开放性 （5）支持OSI七层模型的LonTalk通信协议 LonTalk通信协议支持OSI／RM的所有七层模型，是直接面向对象的网络协议。 LonTalk协议通过神经元芯片实现，不仅提供介质存取、事务确认和点对点通信服务；还提供一些如认证、优先级传输、广播／组播消息等高级服务。 （6）神经元芯片 神经元芯片是LonWorks技术的核心，它不仅是LON总线的通信处理器，而且是具有I/O和控制的通用处理器。神经元芯片已提供了LonTalk协议的第1-6层，开发者只需用Neuron C语言开发。 神经元芯片包括3个8位CPU、RAM、ROM、通信接口和I/O接口。ROM中存储操作系统、LonTalk协议和I/O函数库；RAM用于存储从网络上下载的配置数据和应用程序。 （7）基于LNS（LonWorks Network Operating System）的软件工具 LonWorks技术有多种基于LNS的工具，用于LON网络的维护和组态。 LonMaker是图形化工具，用于图形绘制、系统调试和网络的维修保养； 节点开发工具NodeBuilder； 节点和网络安装工具LonBilder； 网络管理工具LonManage以及客户／服务器网络构架——LNS技术。 2. LON总线系统的开发 基于开发工具LonBuilder或NodeBuilder，使用Neuron C语言编程，即针对具体控制系统的要求编写应用代码，然后经过编译与通信协议代码连接生成总的目标代码，一起烧录到节点的存储器中； 基于图形方式的软件开发工具Visual Control，通过组态构成控制系统，自动编译生成总的目标代码，直接下载到节点的Flash ROM中。对复杂系统，需编制自定义模块。 8.2 LonTalk协议 1.LonTalk七层协议 (1)特点 LonTalk协议是LON总线的专用协议，是LonWorks技术的核心。它符合1SO/OSI参考模型的七层体系结构，即含有物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 LonTalk协议提供一系列通信服务，可使一台设备的应用程序可以在不了解网络拓扑、名称、地址或其它设备功能的情况下发送和接收网络上其它设备的报文。 还提供端到端的报文确认，报文认证、打包业务和优先传送服务，支持网络管理服务，允许远程网络管理工具与网络设备进行交互。 采用神经元芯片的网络节点含有LonTalk协议固件，使网络节点可以可靠地通信。 网络节点是相互独立的，任一节点发生故障时，不影响整个网络工作，提高了系统的可靠性和可维护性。 各节点具有本地存储和处理能力，系统的安全性很高，能在系统规模大时避免网络通信的冲突和网络速度的局限性。 （2）协议模型 （a）物理层：定义通信信道上位流的传输，它确保源设备发送的位流准确地被目的设备接收。 （b）数据链路层：定义介质访问方法和单一信道的数据编码。 （c）网络层：定义设备名称和地址，源设备的报文如何选择路由到达一台或多台目的设备，以及当源设备和目的设备不在同一信道上时，如何确定报文路由。 （d）传输层：确保可靠的报文传输。 （e）会话层：对较低层数据交换加以控制。 （f）表示层：定义报文数据的编码。 （g）应用层：定义一种低层交换数据的公共语义解释，使不同应用程序中的网络变量改变时，均能自动将更新的网络变量值下传(发送)或上传(接收)。应用层还定义了一个文件传输协议，用来传输应用程序间的传输流。 2.LonTalk各层协议及功能 （1）物理层 LonTalk协议支持一种或多种不同传输介质构成的网络； 传输介质：双绞线(twisted-pair)、电力线(powerline)、无线射频(radio-frequency)、红外线（infrared）、同轴电缆(coaxial cable)和光纤(fiber)，甚至是用户自定义的通信介质。 不同介质的传输距离、传输速率、网络拓扑结构以及所使用的收发器均不相同，为支持各种传输介质，物理层协议支持多种通信协议。 收发器是神经元芯片与信道的接口，LonTalk协议支持在通信介质上的硬件碰撞检测，可自动地将正在发生