新型低成本智能网络MicroLAN及其应用.doc

新型低成本智能网络MicroLAN及其应用 摘要：简述了新型的智能网络MicroLAN的基本工作原理，结合应用实例介绍了MicroLAN网络的关键器件耦合器，最后讨论了MicroLAN的一线制器件及其应用。 关键词：MicroLAN；耦合器；一线制器件；温度测量 MicroLAN是一种支持一线制通信协议的低成本、主从模式（Master/Slave）的新型网络。它主要由微处理机、一线制元器件、网络辅助器件以及双绞线介质组成，其中微处理机处于Master地位，具有总线控制、网络管理等功能；一线制元器件处于Slave地位，充当MicroLAN的网络节点；网络辅助器件如信号转换器，介于微处理机和网络节点之间，实现串并口信号与一线制信号的转换；双绞线作为网络物理连接的通信介质，使微处理机与一线制器件能够实现双向数字通信。两根双绞线分别作为数据线和地线，网络节点直接挂接其上，图1示意了MicroLAN的一般组成结构。 MicroLAN上的每个节点所使用的一线制器件都具有唯一的标识码（如图2所示）共有8个字节，Master根据该标识码来识别网络的不同节点。其中，第1个字节为标识器件类型的系列号F其后6个字节为Master寻址用的ID号，最后1个字节为CRC校验码。 1、工作原理 MicroLAN的Master与Slave之间遵循一线制通信协议，严格按照特定的时序要求（如测试连接与应答、从一线制器件读取数据和向一线制器件写入数据等）逐位交换数据。按照一线制通信协议的约定，其信号使用CMOS/TTL逻辑电平，不大于0.8V表示逻辑“0”，不小于2.2V表示逻辑“1”；以半双工位同步方式工作；无需电源供电，数据通信的能量由Slave使用二极管和电容（即图3中的Di和Cload）从数据线“窃取”，而信号同步则由内部定时逻辑来解决。 MicroLAN中Master的功能可由一般的微处理机实现。当微处理机有哪些信誉好的足球投注网站目标节点时，若其UART的数据传输率为f，则Master有哪些信誉好的足球投注网站到目标节点的时间t为1/f。由于有哪些信誉好的足球投注网站过程包括测试与应答两部分，若忽略Slave的响应时间，那么Master到MicroLAN上最远节点的信号传输时间不能超过0.5t，由图3的等效电路图可以看出MicroLAN的信号传输时间主要受电缆电容Ccable的影响。若总线的上拉电阻Rpullup选择1.5KΩ，数据传输率f设定为115.2Kbps，则Ccable不得超过12nF，而一线制通讯协议推荐使用的5类非屏蔽双绞线，其单位容抗为50pF/m，所以MicroLAN的线缆长度不得超过480m。 随着MicroLAN上节点的增多，负载电容相应增加，这时若上拉电阻与总的负载电容（包括电缆引入的电容、节点引入的电容等）的乘积RC:超过一定数值时，通讯将无法正常进行。 由图3可看出MicroLAN上所接节点的数目由Rpullup和Vs决定。根据一线制通信协议的要求，总线工作电压不得低于2.8V，节点最大工作电流为15uA。MicroLAN所接节点的最大数目M可由下式得出： M=(Vs-2.8)/(Rpullup x 15 x 10-3) 若Vs等于5V，Rpullup等于1.5KΩ，则最多可挂接98个节点。当然，上述公式得到的是最差情况下的理论最大值，结论成立的前提为每个节点同时具有15uA的最大工作电流，工作温度在-40°C ~ 80°C范围内大幅度地变化。实际上，节点只有在系统复位及检测节点时才具有15uA的工作电流，并且一般情况在常温下工作，温度变化范围较小。据有关文献报道，若500个节点挂在同一MicroLAN网段上，可以与Master正常通信。 2、MicroLAN耦合器 当MicroLAN负载很重或电缆线拉得很长时(，MicroLAN耦合器DS2409可以将整个网络分段，使得不同网段的节点能互不干扰地与Master进行通讯。DS2409共有6个管脚(分别为接地端、数据输入端、数据输出端、辅助数据输出端、控制输出端以及电源端。DS2409本身不含有用户可编程的存储空间，通过在其辅助数据端接入EEPROM可获得扩展的存储空间。 图4为应用DS2409将MicroLAN分段构成一大型考勤系统的示意图。图4中的DS1990 iButton（智能纽扣）是一种特殊的一线制器件，内部提供有各考勤人员的标识，采用纽扣状 不锈钢外壳封装，类似于钥匙，可随身携带。DS2409的辅助数据端接入DS2430 EEPROM，用于放置iButton的标识信息。系统运行时，微处理机上的程序不断扫描主干网络上DS2430中的信息。若考勤人员的iButton与位于分支网络上的读写器接触，该iButton的标识信息便写到Ds2430中，系统获得该信息后加上时间标签存入信息数据库，从而构成电子考勤系统。 3、 一线制器件及其应用