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LonWorks-USB互聯適配器的設計開發(fā)
摘要:LonWorks技術的核心是神經元芯片,介紹了神經元芯片的一種I/O應用模式——并行口I/O模式,并介紹了基于此I/O模式設計開發(fā)的LonWorks協(xié)議與USB標準的互聯適配器。關鍵詞:LonWorks 神經元芯片 并行口I/O模式 EZ-USB
LonWorks技術是美國Echelon公司于上世紀90年代初推出的一種現場總線技術。LON(Local Operating Network)的意思為局部操作網絡,它是用于開發(fā)監(jiān)控網絡系統(tǒng)的一個完整的技術平臺,LonWorks現場總線在網絡通訊方面具有突出的優(yōu)點,作為現場總線中的佼佼者在國內各個領域的測控系統(tǒng)中廣泛流行。
通用串行總線(Universal Serial Bus,即USB)是一種快速、靈活的總線接口。與其它通信接口相比,USB總線接口最大的特點是易于使用,這主要表現在成本低、適用于多種設備、支持熱插拔等方面,并且所有的配置過程都由系統(tǒng)自動完成,無需用戶干預。目前,市場上供應的USB控制器主要有兩種:帶USB接口的單片機(MCU)和純粹的USB接口芯片。本文采用Cypress公司推出的帶智能USB接口的EZ-USB單片機。該單片機極大地降低了USB外設的開發(fā)難度,為PC機外設的制造商提供了一個性能優(yōu)良、價格較低的設計方案。采用USB接口設計開發(fā)的LON網互聯適配器很好地解決了傳統(tǒng)適配器由于RS-232與PC/Laptop互聯而造成的速度上的瓶頸。
1 系統(tǒng)框圖及工作原理
1.1系統(tǒng)框圖
系統(tǒng)框圖如圖1所示。
互聯適配器是LON網與PC/Laptop的接口,在通信過程中起著關鍵的作用,它既完成了LON網與PC/Laptop的互聯,又實現了數據的交換。互聯適配器作為LON網的一個特殊的網絡節(jié)點——通信處理器,能按照LonTalk協(xié)議與LonWorks總線上所有分布在現場的智能節(jié)點進行對等的數據通信,起到上傳下達的橋梁作用。當現場的測控設備有數據送到LonWorks網絡上時,互聯適配器負責把所有發(fā)送給它的信息接收下來,將測控設備發(fā)送來的LonTalk顯式報文重新打包裝幀,向PC/Laptop發(fā)送。同時,它將從PC/Laptop接收來的已解析的數據按LonWorks現場總線通信協(xié)議構造LonTalk顯式報文,發(fā)送給LonWorks網上的測控設備。
相對USB系統(tǒng)而言,PC/Laptop是USB主機,互聯適配器只是USB外部設備。在整個USB系統(tǒng)中只有一個主控制器,即主機(PC/Laptop),主機是總線控制者,USB設備響應主機請求。系統(tǒng)軟件設計部分也是針對主機和外部設備這兩部分展開的。
1.2 工作原理
互聯適配器中采用Neuron芯片預定義的并口I/O應用模式實現雙CPU的通信,并行口的速率可達3.3Mbps,實現了高數據速率。
并行I/O應用模式下利用Neuron芯片的11個I/O口進行通信,其中,IO0~IO7為雙向數據線,IO8~IO10為控制信號線,借助令牌傳遞/握手協(xié)議,并行I/O口可用來外接處理器,實現Neuron芯片與外接各類微處理器之間的雙向數據通信,在這里采用EZ-USB單片機與Neuron芯片互連。主機PC/La
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