LonWorks(Local Operating Networks,局部操作网络)总线是由美国Echelon公司推出的一种现场总线技术.由于LonWorks控制网络的开放性、高速性和互操作性,它已广泛用于工业、楼宇、家庭、办公设备、交通运输、能源等自动化领域.EIA RS-232-C/RS-485通信网络在控制系统中应用最为普及,许多设备大都只提供RS-232或RS-485/422接口,不能直接接入LonWorks网络.因此,需要将现场LON网络介质上的信息转换为RS-232-C/RS-485标准的信号,或将RS-232-C/RS-485标准信号转换为包含LonTalk协议的数据,从而实现不同网络间的数据传输,同时也为上位PC机、底层工作站提供转换接口.本文所设计的LonWorks智能通信节点方便地与EIA RS-232-C/RS-485标准的串行I/O设备进行通信,轻松实现现场节点与上位PC机或其它RS-232-C/RS-485控制设备之间的可靠、准确、快捷数据传递.
智能节点以Neuron神经元处理器芯片为核心,其硬件电路还包括收发器、EEPROM、双口RAM、译码电路和service电路等.以神经元芯片构成网络接口,由它通过LonTalk协议与网上的其它智能节点通信,并通过双口RAM的访问实现与其它网络系统的数据交换.节点中用双口RAM充当不同网络通信过程中现场信息的接收、发送缓冲区,完成最近发送到达的交换数据的存储转发功能,缓解和避免系统缓存紧张和瓶颈的产生.用非易失性存储器EEPROM存放LonTalk网络协议固件、多任务调度程序、网络适配器通信管理程序以及网络配置信息等.
以Neuron 3150神经元芯片主构成的LonWorks现场总线一侧,其基本功能是实现LON网络上的智能节点功能;另一侧是由单片机系统构成的串行通信接口,其功能是实现EIA RS-232-C/RS-485标准的串行通信.在这两部分间采用了双口RAM CY7C130芯片作为数据共享区.CY7C130通信接口电路的左端口与Neuron 3150芯片连接,右端口与8051单片机系统连接,如图2所示.双口RAM的两端都有独立的数据线、地址线和控制线,两端都可对双口RAM的任意单元进行操作.只要两端不同时对同一地址单元进行操作就不会发生冲突.BUSY显示本端口想要存取的地址正在被另一个端口操作,发生硬件冲突时,后操作一端的BUSY信号有效.
Lon Works设备往往工作在复杂的电磁环境中,其自身各部分与周围其它电子设备之间,都不可避免地存在各种形式的电磁干扰和静电放电.为了保证通信的准确无误,延长硬件使用寿命,该通信节点在设计上结合LonWorks电路自身特点,采用有关接地、屏蔽和滤波的适当处理,有效减小了电磁干扰的影响.针对收发器FTT-10A,设计抗干扰电路时,应主要围绕印刷电路板上星形地结构和火花隙的设计.对于静电放电(ESD),在印刷电路板(PCB)设计中,采用火花放电隙,能够削弱到达收发器和后续缓冲器电路的ESD能量,使用箝位二极管,能大大增强节点承受来自网络连接端的ESD能力.对于电磁干扰,应尽量保证强噪声源(如DC/DC变换器、时钟电路等)远离收发器FTT-10A.
在LON网程序设计中使用Neuron C语言.Neuron C是一种基于ANSI C且带有网络通信和硬件设备接口扩展语句的不应该.它增加了对I/O、事件处理、消息传递和分散数据目标的支持,扩充了包括软件定时器、网络变量、显示消息、一个多任务调度程序以及其它各具特点的函数等.采用Neuron C语言开发的应用程序,可直接在Lonbuilder神经元仿真器上进行调试,因此应用程序的开发可独立于硬件设计进行.
