LON现场控制网络到以太网互连适配器的设计（DOC 6页）

1、熬LON现场癌控制网络到碍以太网互连蔼适配器的设绊计碍摘要：按以单片啊机为核心连挨接现艾场控制网络捌与以太网互敖连适配器的哀设计方案，版描述了神经俺元芯片使用跋并行拌模式与败单片机通信癌的方法，介鞍绍了单矮片机控制以按太网控制芯澳片案的方法半。并采用搬语言实懊现传案输，完成了柏系统的调试岸与验证。澳绊 艾关键词：艾氨 以摆太网 拌熬 肮单片搬机邦随着互联网盎的发展，在般使用计算机拜进行互联的巴同时，各种把智能家电、拜工业控制、袄智能仪器仪伴表、数据采拌集都在逐步懊趋向网络化芭。但由于以班太网在实时邦性和可靠性哎的先天不足半，各种现场笆总线技术应巴运而生；更半因为其彻底耙的开放性、分散性和完岸全

2、可互操作哎性等特点，白正成为未来俺新型工业控安制系统的发坝展方向。以班太网以其应挨用的广泛性皑和技术的先拜进性，逐渐按垄断了商用袄计算机的通半信领域和过隘程控制领域伴的上层信息爱管理与通信胺。为实现上靶层管理网络版与下层控制把网络的集成柏，在实际中邦必须实现现凹场总线与以艾太网互联。稗拌现场奥总线是美国扳百公司蔼年推案出的局部操摆作网络。板扒现场总罢线在网络通阿信方面具有埃突出优点，罢如网络物理隘层支持多种板通信介质，搬支持多种网办络拓扑结构艾等。目前使氨用板技按术的产品广拜泛应用于工埃业、楼宇、半家庭、能源背等自动化领柏域。本文提百出的适配器胺连接方案，芭能将氨控制网与以败太网无缝连吧接，实

3、现透敖明传输。碍图1 互连坝适配器的电矮路框图蔼 互连适伴配器硬件电扮路设计吧适配器使用澳的主要芯片岸为神经元芯肮片邦、佰单片机稗扒和以太靶网控制器八。主爸要分为斑百控制模块氨、协议转换耙模块和以太背网通信模块按。其中，协哎议转换由单捌片机内部软百件完成。佰 哀扒控制模昂块矮班控制哎模块主要完翱成对笆网数据的管背理并向单片背机传输数据翱，其核心是暗神经元芯片芭。神经元芯碍片与其他设吧备的互连是败通过其袄个口八，编程人员按可以定义多暗个引脚为输叭入输出对矮象。用户程敖序可通过暗（绊）和背（）按访问这些扳对象，柏并在程序执哀行期间完成败输入输出碍操作。本文捌设计的适配版器采用把芯蔼片预定义的岸并行

4、拔对象，实现傲了高数据速巴率和全双工把工作方式。并行蔼对象利用阿芭的个佰口进行笆通信。其中伴矮为双向敖数据线，氨班为控制败信号线。借扳助令牌传递隘握手协议，鞍并行澳口可外接处爱理器，实现癌稗芯片与外稗接各类微处氨理器之间的奥双向数据通芭信。并行口把的速率可达八隘，工作版方式有三种昂，即主模式凹、从模式按和从模式绊。不同的模矮式下，哎巴这三根控芭制信号线的埃意义不同。扒本文应用从胺模式罢阿与单片机连盎接如表所矮示。矮表1 Ne瓣uron芯巴片与单片机吧的连接IO8片选信号线（CS）接P2.5IO9读写信号线（R/W）接P3.6IO10握手信号线（HS）接P1.0IO0IO7数据总线接P0.0P0

5、.7胺从模式中吧，啊芯片为绊从机，摆单片机为主胺机。主机与背从机间的数敖据传输通过鞍虚拟的写令岸牌传递协议凹（氨 霸 败般稗 板暗）实现芭。主机和从傲机交替地获拌得写令牌，哀只有拥有写瓣令牌的一方澳可以写数据吧（不超过奥字节）盎，或者不写跋任何数据传唉送一个空令澳牌。传送的敖数据要遵从傲一定的格式安，即在要传扮送的数据前败面加上命令凹码和传送的昂数据长度。败命令码有胺颁（写数挨据）、癌疤（传递空按令牌）、拔瓣（摆要求从机同捌步）、绊邦（绊确认同步）半四种，最后佰以字埃节结束。写胺数据和传递阿空令牌的格颁式分别如表昂、表所百示。搬表2 写数傲据的格式CMD_XFERLengthDataEOM笆表

6、3 传递跋空令牌的格盎式CMD_NULLEOM矮 以熬太网通信模伴块稗以太网通信隘模块由岸单片机和叭暗组成班。以太网控隘制器胺由台湾捌唉公司生产柏，脚拌封敖装。它支持艾位佰数据总线及办个安基地址选搬择，使用敖耙兼容的寄存捌器结构。它版有一块盎字节的爸，地址矮为靶扒。搬实际上它是奥双端口懊，可以同巴时被网卡读百写和用户哎读写，相靶互之间不影摆响。网卡读按写比用户读哀写的优先级唉高。阿分页存储，俺每字节称为一页吧。将前疤页作为发送拌缓冲区（阿袄坝），后安页作为芭接收缓冲区盎（蔼傲）案。岸以太网的介蔼质访问控制般、校敖验及数据帧邦的接收和发扒送都由网卡爱自动完成，袄只需将俺包加上目的奥地址矮和源地址

7、，叭再通过远端摆接口熬对靶伴内部八进行读写即靶可。网卡的拜地址线共敖根。用到傲的网卡地址跋为十六进制案的伴绊，基地搬址为吧，从地敖址坝昂。地址线的傲哀是固定的埃疤办拜，只需根巴地址线即可柏。所以柏唉输入输爱出地址共版个，地址搬偏移量为肮笆（对应于奥邦）叭。对于位啊操作方式，爱个地址按中只有跋个有用：笆矮共个颁寄存器地址氨，为扮地址翱，为挨复位地址。爸本适配器采巴用轮询方式凹，不使用中暗断。故埃佰与单片罢机的连接如伴表所示。白表4 RT板L8019靶as单片的唉连接IORB读信号，接P3.6IOWB写信号，接P3.7RSTDRV复位信号，P3.4AEN地址信号，接地IOCS16接下拉电阻，选择8

8、位模式S0S7数据总线，接单片机P0口A19A10，A6地址线接地A9，A5接P2.5（高电平时选中）A4A0接单片机P2.0P2.4半表5 单片爱机发往RT懊L8019癌as的数据肮格式以太网首部IP首部UDP首部数据14字节20字节20字节128n字节罢本适配器使碍用传皑送数据，同昂时支持搬的回应芭应答和回应安请求报文（啊命耙令），单片芭机发往爱背的数据罢帧格式如表八所示。哀用单片机实把现协般议要作一些阿简化，不考隘虑数据分片按和优先权。皑因此，在首部中不办讨论服务类疤型和标志偏扳移域，只需跋填“”即爱可。暗 互癌连适配器的昂硬件电路设隘计安由于伴奥只有四个办位板口，无法同扳时与昂哀 和跋

9、奥通信，故吧使用口岸作为数据总鞍线。安作为片选胺信号，高电拔平为爸，低电平巴为敖。拌图给出了般互连适配器八的电路框图板。其中盎和绊捌复用同案一条位数般据线，依靠隘进叭行片选。当拔高扒电平时，白绊地址爱（鞍）有效扮，被选中。爱敖作为单片半机的下载线啊，互联适配傲器也可使用笆埃口与计算机巴通信。袄图2 适配办器工作流程熬图靶 互连适奥配器的软件昂设计哎适配器的软氨件编写包括扒两部分：一佰部分是扮坝上用氨 隘语言编写搬；另一部分拔是在蔼上用跋语言开发隘协议安栈和与懊捌、唉拜的通信软俺件，可读性扳强，可方便柏地移植到其耙他核心霸单片机上。拜 适把配器的初始唉化办颁单片机和板邦之间熬先建立握手败信号，即

10、般信号有效盎（由搬皑的固件自动啊实现）；然坝后，主机发拜送一个霸傲命令碍，要求从机叭同步，而从阿机接收到这斑个信号后，败则发送爸啊，败表示已同步邦，可以通信啊了。懊在盎通信前要先哎读取拜的内容拜并设置内部安寄存器的值搬（配置寄存懊器爱板，网络节点佰地址），再暗由把对耙的澳页与页翱相关寄存器癌进行初始化罢，即可正常背工作。般 适斑配器工作流啊程绊考虑到绊网主要作爸为监控网络唉，特别在楼伴宇自动化中癌的监控，由埃网发唉往以太网的靶数据较多，安应首先保证奥其优先权。办且蔼只有班字搬节的内存，奥无法处理大安的以太网帧昂。经过实验癌比较，在最蔼后具体实现把时，选择罢最大为霸每帧字懊节，尽量做霸到每收俺个帧班，发一个以把太网帧，流霸程如图所佰示。碍 佰 服邦务器监控软爸件的设计碍跋现场八总线使用网八络变量的方澳式传送数据疤。一个网络斑变量是昂蔼网络节点叭的一个对象班，各个节点半之间的联系背通过网络变皑量实现。当盎一个网络变袄量在一个节敖点中被应用隘程序改变时案，吧协议埃自动将新值笆构成隐式消斑息透明地发岸往可与之共跋享的其他节斑点，而应用肮程序则不必肮考虑发送、唉接收和寻址白的问题。安把装在服务器暗上的监控软柏件将需