【正文】 uron芯片ID值的網(wǎng)絡(luò)管理信息，網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備將使用該消息中包含的信息來安裝及配置該節(jié)點(diǎn)。在Neuron芯片的固件控制下，該管腳主要用在節(jié)點(diǎn)配置、安裝以及維護(hù)等過程中。當(dāng)其作為輸出時，它能吸收20mA電流用于驅(qū)動一個LED；當(dāng)其用作輸入時，它有一個可選的片內(nèi)上拉電阻使輸入能被拉高為高電平而進(jìn)入無效狀態(tài)。但通過成對收發(fā)器的簡單組合，就可獲得一個物理層重復(fù)器，使網(wǎng)絡(luò)的跨度成倍的擴(kuò)展。F丌10A收發(fā)器的最大通信距離為500米，也就是說節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的最大距離為500米，而自由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雙絞線控制網(wǎng)中，所有的線長也應(yīng)限制在500米內(nèi)。它支持網(wǎng)絡(luò)的非極性使用，并對輸入的5MIIz、10MHz和20MHz時鐘進(jìn)行自動識別。對于它的使用在此給予一般介紹。Echelon公司提供以下類型的雙絞線收發(fā)器：TPT／XF．7TPT／XF．1250雙絞線收發(fā)器、FTT10A自由拓?fù)涫瞻l(fā)器以及LPT10雙絞線收發(fā)器等。收發(fā)器有不同的類型，在組網(wǎng)的過程中，要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信介質(zhì)的不同進(jìn)行選取。 1．神經(jīng)元芯片與收發(fā)器接口設(shè)計收發(fā)器是連接節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的界面。另外，工作時單片機(jī)需要監(jiān)視Neuron芯片的握手應(yīng)答信號(HS)位的狀態(tài)以保證數(shù)據(jù)傳送的同步，但是有可能Neuron芯片未及時設(shè)置好HS的狀態(tài)而單片機(jī)已開始輪詢HS，在HS引腳上加上拉電阻(109：Q)還可避免單片機(jī)讀取HS的無效狀態(tài)。主處理器寫數(shù)據(jù)時，如果AT89S5l單片機(jī)判斷到HS信號為低時，則在岱信號的下降沿將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)總線，在圓信號的上升沿數(shù)據(jù)被神經(jīng)元芯片3150的輸入緩沖區(qū)截取，同時導(dǎo)致HS端變?yōu)楦唠娖?，?dāng)數(shù)據(jù)讀取結(jié)束時，HS被置低，等待下次通信。HS信號由神經(jīng)元芯片3150的內(nèi)部同件控制，當(dāng)HS為高電平時，表示神經(jīng)元芯片3150正在讀寫數(shù)據(jù)、處于忙狀態(tài)，當(dāng)HS為低電平時，表示神經(jīng)元芯片3150數(shù)據(jù)處理完畢，可以進(jìn)行下一次通信了。在slaveA模式中，神經(jīng)元芯片3150是在主處理器的控制下工作的，對主處理器來說，神經(jīng)元芯片3150是含8個數(shù)據(jù)位和3個控制位的并行I／O設(shè)備。本節(jié)點(diǎn)中Neuron芯片與單片機(jī)的連接采用從A模式，其接口電路如圖34所示。(3)從B模式的操作邏輯與從A模式相同，但在握手過程和數(shù)據(jù)總線控制方面進(jìn)行了特別的設(shè)計以適用于微處理器總線環(huán)境，Neuron芯片對主處理器來說是作為一個內(nèi)存映像的I／O設(shè)備。在這種模式下Neuron芯片控制它自己和它的從處理器之間的握手協(xié)議。為增加設(shè)計的靈活性，Neuron芯片提供幾種并行I／O對象的操作模式：主模式，從A模式和從B模式。并行m對象的物理接12通過Neuron芯片的11個I／O引腳完成。家居節(jié)點(diǎn)采用單片機(jī)AT89S51作為主處理器，與Neuron芯片接成并行I／O對象的操作模式。由于3150系列為用戶留下了更為廣闊的創(chuàng)造空間，能夠滿足用戶寫入更周全和復(fù)雜的控制邏輯，具有更廣泛的用戶群。在兩種芯片的靜態(tài)RAM中(2K和1K)，設(shè)有數(shù)據(jù)堆棧，存儲有應(yīng)用程序和系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并開辟有LonTalk協(xié)議中的網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)p7|。 兩種神經(jīng)元芯片的存儲器配置是不同的，3120不可外接E2PROM，而3150則可以，因此它有外部數(shù)據(jù)線和地址線及少量控制線的引腳。 神經(jīng)元芯片與AT89S51的接口 LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，神經(jīng)元芯片使用CMOs VLSI技術(shù)，允許運(yùn)行價格低廉的控制網(wǎng)糾36J。所以該系統(tǒng)的可擴(kuò)展升級性很強(qiáng)，能滿足不同用戶的需求。 智能家居節(jié)點(diǎn)的總體結(jié)構(gòu)圖智能家居的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖如圖33所示，神經(jīng)元芯片MC3150是智能家居節(jié)點(diǎn)的通信控制部分，通過它可以與住宅小區(qū)其它的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)，物業(yè)管理中心也是通過它向各個家庭安防節(jié)點(diǎn)傳達(dá)控制命令的。此處的主處理器本文將采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S51單片機(jī)。而對于電飯煲、空調(diào)、冰箱，洗衣機(jī)等復(fù)雜家電的控制，主要使用基于主機(jī)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計方案。如圖所示，基于芯片的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但完成的功能有限：基于主機(jī)的節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大功能。圖32b)為一個典型的基于主機(jī)的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖。對于一些復(fù)雜的控制，如帶有PID算法的單網(wǎng)路、多回路，其控制就力不從心。圖3．2a)為基于芯片的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖。1．采用以神經(jīng)元芯片為核心的Lonworks節(jié)點(diǎn)(基于芯片的節(jié)點(diǎn))神經(jīng)元芯片是一組復(fù)雜的VLSI器件，一個神經(jīng)元芯片包括應(yīng)用CPU、I／O處理單元和通信處理器。A／D轉(zhuǎn)換器和D／A轉(zhuǎn)換器可以分別接傳感器和執(zhí)行器，屬于數(shù)據(jù)采集部分。Lon節(jié)點(diǎn)僅需添加一個電源、外圍電路接口和在神經(jīng)芯片上運(yùn)行的應(yīng)用程序就可以構(gòu)成一個完整的節(jié)點(diǎn)。從上圖可以發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)是由3層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：1)第l層是I／O設(shè)備層，包括了門磁、窗磁、緊急按鈕、探測器、各種模擬家電。通過LonWorks節(jié)點(diǎn)的DO口，還可以實(shí)現(xiàn)對家電、照明等設(shè)備的控制，對室內(nèi)的溫度、濕度進(jìn)行檢測。采用LonWorks網(wǎng)絡(luò)使得從封閉的依賴于單個廠商的控制系統(tǒng)到完全可以互操作的智能家居控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變成為現(xiàn)實(shí)，可以以LonWorks技術(shù)為依托開發(fā)與LonWorks兼容的通用智能控制節(jié)點(diǎn)，各種專用節(jié)點(diǎn)以及各種智能傳感器執(zhí)行器搭建新一代的智能家居控制網(wǎng)絡(luò)。在加強(qiáng)各設(shè)備之間相互有機(jī)聯(lián)系的同時，可同社會信息網(wǎng)的種種功能融合起來，成為社會網(wǎng)絡(luò)的一部分，做到在任何地方或任何時候都可以隨意地查詢或索取家庭內(nèi)外的各種信息。LonMaker是美國Echelon公司為其現(xiàn)場總線Lonworks配套開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)管理組態(tài)軟件，它可以通過對節(jié)點(diǎn)內(nèi)和節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)變量的實(shí)時連接，在線完成控制系統(tǒng)的組態(tài)，這使人們可以在線重新調(diào)整組織控制系統(tǒng)，并可實(shí)時修改網(wǎng)絡(luò)變量的數(shù)值與狀態(tài)，以便技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試及測試。另一種是使用LonMaker網(wǎng)絡(luò)管理軟件，它具有小巧、實(shí)用的特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)較龐大、價格也較昂貴。網(wǎng)絡(luò)中采用Neuron芯片的智能節(jié)點(diǎn)(可能是傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其他測控設(shè)備)之間遵循LonTalk局部操作網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，這種遵循LonTaik協(xié)議的局部操作網(wǎng)絡(luò)就稱為Lonworks控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖23所示。這些組成Lonworl(s的基本要素為LON網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計提供了一個完整的開發(fā)環(huán)境。與無線射頻收發(fā)器接口時，Neuron芯片的通信端口應(yīng)設(shè)置為單端工作模式，此時能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為4800Bd(波特)。在低成本、低發(fā)射功率的場合，可使用單一頻率(350MHz)的收發(fā)器。當(dāng)Neuron芯片與電力線收發(fā)器接口時，Neuron芯片的通信端口應(yīng)設(shè)置為專用模式，此時的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為10Kb／s。 2. 電力線收發(fā)器強(qiáng)噪聲環(huán)境和接線范圍的限制使電力線收發(fā)器的應(yīng)用更加復(fù)雜。變壓器耦合收發(fā)器的通信速率最高可達(dá)1．25Mb／s。VDD．1．75V。如果網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)不超過64個，且各節(jié)點(diǎn)使用普通電源供電，電路板所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率最高不超過1．25Mb／s，網(wǎng)絡(luò)配置選擇直接驅(qū)動接口是較為理想的引。公共電壓范圍為．7～12V，但通過使用光電隔離器可提高電壓范圍。在元器件參數(shù)不變的情況下，能支持多種數(shù)據(jù)傳輸速率(最高達(dá)1．25Mb／s)以及多種通信介質(zhì)。雙絞線收發(fā)器與Neuron芯片的接口有三種基本類型：EIA48直接驅(qū)動和變壓器耦合。 1．雙絞線收發(fā)器雙絞線收發(fā)器是一種最通用的類型，許多設(shè)計方案中都會使用它。這是因?yàn)榫哂邢嗤愋褪瞻l(fā)器的設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上可以直接通信，具有不同收發(fā)器類型的設(shè)備必須通過路由器才能實(shí)現(xiàn)互操作。收發(fā)器簡化了可互操作的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)，這可適用于不同的通信介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹．?dāng)收到信息時，能根據(jù)上傳APDU判斷是否顯示報文，并根據(jù)報文代碼激活相應(yīng)的處理進(jìn)程。對于基于芯片的節(jié)點(diǎn)來說，當(dāng)在一個應(yīng)用程序中通過賦值操作引起了輸出網(wǎng)絡(luò)變量的變化，神經(jīng)芯片固件自動地用LonTalk協(xié)議服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上傳播其更新的值。 (1)網(wǎng)絡(luò)變量：網(wǎng)絡(luò)變量是LonTalk協(xié)議中表示層的數(shù)據(jù)項，網(wǎng)絡(luò)變量可以是數(shù)據(jù)項或是一個結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)變量用關(guān)鍵字Network定義。以這種方式，同一工程量可送到多個節(jié)點(diǎn)，然而每個節(jié)點(diǎn)對該數(shù)據(jù)有不同的應(yīng)用程序。 7)數(shù)據(jù)表示：LonTalk協(xié)議采用面向數(shù)據(jù)的應(yīng)用協(xié)議。在主處理器上執(zhí)行的應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器與網(wǎng)絡(luò)接口通信，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器管理緩沖器分配，將來自或發(fā)往網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)送入緩沖器并且在網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議中屏蔽主機(jī)應(yīng)用的任何差異。LonTalk網(wǎng)絡(luò)接口定義網(wǎng)絡(luò)接口和主處理器之間的數(shù)據(jù)交換格式。主處理器可以是微處理器、微控制器或PC機(jī)。 5)LonTalk協(xié)議中的定時器：在使用LonTalk協(xié)議服務(wù)之前，需正確設(shè)置事務(wù)定時器、重發(fā)定時器、組接收定時器、非組接收定時器、緩沖器釋放定時器。 4)LonTalk提供的通信服務(wù)： (1)網(wǎng)絡(luò)效率：網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間、安全性和可靠性是相互關(guān)聯(lián)的。 (2)路由器：一個路由器連接兩個信道并且在信道間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。在一個開發(fā)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用相當(dāng)于LonBuilder開發(fā)平臺的網(wǎng)絡(luò)管理，其任務(wù)包括定義、配置、下載和控制Lonworks網(wǎng)絡(luò)。) 3)網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備： (1)網(wǎng)絡(luò)管理：一個Lonworks網(wǎng)絡(luò)是否需要一個網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點(diǎn)，取決于實(shí)際應(yīng)用的需求。注意，在計算整個地址長度時，應(yīng)在表2．2中給出的地址長度基礎(chǔ)上再加上域地址長度(該域地址長度范圍為039。尋址格式確定了地址格式的字節(jié)數(shù)。Neuron ID為48位長，這個ID碼是唯一的。組可以包括路由器，一個節(jié)點(diǎn)最多可以屬于15個組，一個域最多可以有256個組，組地址的長度為1個字節(jié)。④組地址(Group)：組是一個域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的邏輯集合。③節(jié)點(diǎn)地址(Node)：一個子網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)被賦予該子網(wǎng)內(nèi)的唯一節(jié)點(diǎn)標(biāo)識碼。子網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)必須在同一信道上，并且子網(wǎng)不能跨越智能路由器。②子網(wǎng)地址(Subnet)：一個子網(wǎng)是在同一域中節(jié)點(diǎn)的邏輯集合。域地址用域標(biāo)識符ID來表示，可以分為0、3或6個字節(jié)。①域地址(Domain)：域是一個信道或多個信道上的節(jié)點(diǎn)的邏輯集合。除此之外，還有組地址。僅僅當(dāng)網(wǎng)絡(luò)安裝和配置時，才使用芯片的Neuron ID尋址方式。LonTalk地址唯一地確定一個LonTalk數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)或目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，路由器則利用這些地址在信道之間選擇數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。由此，Neuron ID作為神經(jīng)芯片的名字，可以惟一區(qū)別其他神經(jīng)芯片。多條信道由網(wǎng)橋和路由器連接，收發(fā)器是神經(jīng)元芯片與信道的接口，信道的傳輸率與傳輸介質(zhì)和收發(fā)器有關(guān)。不同介質(zhì)的傳輸距離、傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及所用的收發(fā)器均不相同。4．LonTalk提供的服務(wù)1)物理信道管理：LonTalk協(xié)議支持一種或多種不同傳輸介質(zhì)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。7)應(yīng)用層：定義為一種低層交換數(shù)據(jù)的公共語義解釋，使不同的應(yīng)用程序中網(wǎng)絡(luò)變量改變時，均能自動將更新的網(wǎng)絡(luò)變量下傳(發(fā)送)或上傳(接收)。 5)會話層：對較低層數(shù)據(jù)交換加以控制。 3)網(wǎng)絡(luò)層：定義了來自源設(shè)備的報文是如何選擇路由到達(dá)一個或多個目的的設(shè)備。為了確保滿足控制網(wǎng)絡(luò)的可靠和魯棒的通信標(biāo)準(zhǔn)，LonTalk協(xié)議為控制應(yīng)用提供了一個高可靠、高性能、高抗干擾性強(qiáng)的通信機(jī)制。由表中可以看出，LonTalk提供的服務(wù)包括：物理信息管理；命名機(jī)制、數(shù)據(jù)包尋址和路由選擇：通信的高可靠性；優(yōu)先級管理和外部幀和數(shù)據(jù)表示等。 4)響應(yīng)時間快，通信安全可靠。 2)LonTalk協(xié)議支持多種通信介質(zhì)，包括雙絞線、電力線、同軸電纜、無線電和紅外線、光纖傳輸介質(zhì)等。LonTalk協(xié)議能提供端到報文確認(rèn)，報文認(rèn)證、打包業(yè)務(wù)和優(yōu)先傳送服務(wù)，提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的支持，并允許遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理工具與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行交互。 Lonworks協(xié)議 Lonworks協(xié)議稱為LonTalk協(xié)議和ANSI／EIA709．1控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，是Lonworks系統(tǒng)的靈魂，它固化于神經(jīng)元芯片中，是直接面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在Lonworks技術(shù)中，路由器包括以下幾種：中繼器、橋接器和路由器。節(jié)點(diǎn)是物理節(jié)點(diǎn)的抽象，應(yīng)用設(shè)備節(jié)點(diǎn)、路由器、網(wǎng)絡(luò)接口卡都是節(jié)點(diǎn)。 Lonworks現(xiàn)場控制系統(tǒng)的構(gòu)建基于Lonworks技術(shù)的現(xiàn)場控制系統(tǒng)由Lonworks節(jié)點(diǎn)和路由器、Lonworks協(xié)議、Lonworks收發(fā)器和Lonworks網(wǎng)絡(luò)管理幾個部分構(gòu)