Lonworks通信技术详解

1、本次课要点n了解了解LonWorks技术概况技术概况n了解了解LonWorks技术核心元件技术核心元件-神经神经元芯片的结构元芯片的结构nLonTalkLonTalk内涵内涵nLonWorksLonWorks的互操作性的互操作性 3. 3. 网络管理网络管理网络管理的主要功能有以下三个方面。网络管理的主要功能有以下三个方面。n (1) (1) 网络安装网络安装 常规的现场控制网络系统，网络节点的连接通常规的现场控制网络系统，网络节点的连接通常采用直接互连，或者通过常采用直接互连，或者通过DIPDIP开关来设定网络地址，开关来设定网络地址，而而LONLON总线则通过动态分配网络地址，并通过网络变

2、总线则通过动态分配网络地址，并通过网络变量和显示报文来进行设备间的通信。量和显示报文来进行设备间的通信。n (2) (2) 网络维护网络维护网络安装只是在系统开始时进行的，而系统维网络安装只是在系统开始时进行的，而系统维护则在系统运行的始终。系统维护主要包括维护和护则在系统运行的始终。系统维护主要包括维护和修理两方面。修理两方面。(3) (3) 网络监控网络监控 应用设备只能得到本地的网络信息，也即网络应用设备只能得到本地的网络信息，也即网络传送给它的数据。传送给它的数据。采用采用LONLON总线结构的现场网络总线结构的现场网络5.2.2 LON5.2.2 LON总线分散式通信控制处理器总线分

3、散式通信控制处理器神经元芯片神经元芯片1. 1. 处理单元处理单元n该芯片内部装有三个微处理器：该芯片内部装有三个微处理器：MAC处理器、处理器、网络处理器和应用处理器。网络处理器和应用处理器。2. 2. 存储器存储器 MC143150MC143150存储器的分配包括：存储器的分配包括：n 512bytes EEPROM512bytes EEPROM；n 网络配置和地址表；网络配置和地址表；n 独一无二的独一无二的4848位神经元位神经元IDID码；码；n 用户应用程序代码和一般只读的数据；用户应用程序代码和一般只读的数据；n 2048 bytes RAM2048 bytes RAM；n 堆栈

4、段、应用程序和系统程序的数据区；堆栈段、应用程序和系统程序的数据区；n LonTalkLonTalk协议应用缓冲区和网络缓冲区；协议应用缓冲区和网络缓冲区；n 最多最多64kB64kB存储器地址空间，但处理器提供外部存存储器地址空间，但处理器提供外部存储器接口能够访问到的是储器接口能够访问到的是59392 bytes59392 bytes；而剩下的；而剩下的61146114字节是作为系统内部映射。字节是作为系统内部映射。n 1638416384字节的外部存储器用于存储字节的外部存储器用于存储LONLON的操作系统；的操作系统；n 剩下的空间可作为用户编写的应用代码，以及应用剩下的空间可作为用户

5、编写的应用代码，以及应用程序所需要的额外读写数据区、应用缓冲区和网络缓程序所需要的额外读写数据区、应用缓冲区和网络缓冲区。冲区。3 3输入输入/ /输出输出n神 经 元 芯 片 和神 经 元 芯 片 和其 他 设 备 的 互其 他 设 备 的 互连是通过它的连是通过它的11个个 I / O IO0IO10。这。这些 管 脚 可 以 根些 管 脚 可 以 根据 不 同 外 部 设据 不 同 外 部 设备备I/O的要求，的要求，灵 活 地 配 置 输灵 活 地 配 置 输入输出方式入输出方式。n神经元芯片定时/计数器外部连接图4. 4. 通信端口通信端口 单端模式单端模式 差分模式差分模式 专用模

6、式专用模式5. 5. 时钟系统时钟系统6. 6. 睡眠睡眠/ /唤醒机制唤醒机制7. Service Pin7. Service Pin8. Watchdog8. Watchdog定时器定时器 单端模式单端模式差分方式的通讯口配置框图差分方式的通讯口配置框图四四. .通信线路和设备通信线路和设备双绞线收发器双绞线收发器1.1.直接驱动直接驱动2.EIA-4852.EIA-4853. 变压器耦合变压器耦合4. 电力线收发器电力线收发器五五.LonWorks.LonWorks通信协议通信协议LonTalkLonTalk1 LonTalk1 LonTalk协议的特点协议的特点n LonTalkLon

7、Talk协议是为协议是为LONLON总线设计的专用协议，它具总线设计的专用协议，它具有以下特点：有以下特点：n 发送的报文都是很短的数据发送的报文都是很短的数据( (通常几个到几十通常几个到几十个字节个字节) )；n 通信带宽不高通信带宽不高(2Kbps(2Kbps到到2Mbps)2Mbps)；n 网络上的节点往往是低成本、低维护的单片机；网络上的节点往往是低成本、低维护的单片机；n 多节点，多通信介质；多节点，多通信介质；n 可靠性高；可靠性高；n 实时性高。实时性高。2 LonTalk2 LonTalk七层协议七层协议3 LonTalk协议物理层协议 n适应不同的通信介质，如：双绞线(tw

8、isted-pair)、电力线(powerline)、无线电(radio-frequency)、红外线(infrared)、同轴电缆(coaxialcable)、光纤(fiber)甚至是用户自定义的通信介质。n支持不同的数据解码和编码，如：通常双绞线使用差分曼切斯特编码、电力线使用扩频、无线通信使用频移键控(FSK)。4 LonTalk4 LonTalk协议的网络地址结构及对大网络的支持协议的网络地址结构及对大网络的支持n网络地址可以有三层结构：域网络地址可以有三层结构：域(Domain)、子、子网网(Subnet)和节点和节点(Node)报文地址结构图报文地址结构图 5 MAC子层六六. 面

9、向对象的编程语言面向对象的编程语言Neuron C n Neuron C是一种编程语言，它以ANSI C为基础，专门为神经元芯片而设计，同时加入通信、事件调度、分布数据对象和I/O功能，是编写神经元芯片程序的最为重要的工具。 nNeuron C支持ANSI C的定义类型(typedefs)、枚举类型(enums)、数组类型(arrays)、指针类型(pointers)、结构类型(structs)和联合类型(unions)。 网络变量网络变量 n 应用程序可以定义一个特殊的静态对象类网络变量，这些网络变量可以是整型、字符型或结构等类型。网络变量可以与一个或多个其他节点的网络变量互连。网络变量从通

10、信的角度分为输入或输出，对于一个输入的网络变量可以和其他节点的多个输出的网络变量互连而对于一个输出的网络变量也可以和其他节点的多个输入的网络变量互连，值得注意的是输出和输出或输入和输入是不能互连的。n 节点的数据可以通过网络变量进行共享，一个节点输出的网络变量更新，而所有与之相连的其他节点的输入网络变量也相应地更新。 七七. LonWorks的互操作性的互操作性 n可互操作网络的外部端口 -应用层端口 n几个主要部分组成： n1 节点对象节点对象 在一个节点内，节点对象用于对询问对象方式、报告对象状态提供支持。节点对象包括与节点有关联的网络变量和结构参数。n2 LonMark对象对象 LonM

11、ark对象为应用层提供了可互操作性的基础。LonMark对象描述了信息如何输入节点、如何从节点输出、如何与网络上其他节点共享信息的标准格式。n3 标准网络变量类型标准网络变量类型 使用标准网络变量类型(SNVT)能使不同制造商的产品通过建立标准数据传送模式正确地翻译、传递数据。例如，一个以热敏电阻为基础的温度传感器可以与一个以热电偶为基础的温度传感器互换，如果它们都能产生经过校准的、类型为SNVT-temp的温度值的话。 n4 数据传送数据传送 LonTalk文件传送协议只适用于数据文件的通信。数据文件必须以32字节的报文传送(不包括协议头)，窗口尺寸为6。n5 结构参数结构参数 应用开发者在安装过程中可以选择设置结构参应用开发者在安装过程中可以选择设置结构参数。结构类型的网络变量能用于相对少量的结数。结构类型的网络变量能用于相对少量的结构信息，这样做具有网络变量的长处，例如：构信息，这样做具有网络变量的长处，例如：可以自我识别、自我记录、外接口文件的支持，可以自我识别、自我记录、外接口文件的支持，并有发送、接收数据的简化方法。对于大量的并有发送、接收数据的简化方法。对于大量的结构信息，配置节点更简单的方法是使用结