Lonworks通信技術(shù)詳解

1、本次課要點(diǎn)n了解了解LonWorks技術(shù)概況技術(shù)概況n了解了解LonWorks技術(shù)核心元件技術(shù)核心元件-神經(jīng)神經(jīng)元芯片的結(jié)構(gòu)元芯片的結(jié)構(gòu)nLonTalkLonTalk內(nèi)涵內(nèi)涵nLonWorksLonWorks的互操作性的互操作性 3. 3. 網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)管理的主要功能有以下三個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)管理的主要功能有以下三個(gè)方面。n (1) (1) 網(wǎng)絡(luò)安裝網(wǎng)絡(luò)安裝 常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接通常規(guī)的現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接通常采用直接互連，或者通過(guò)常采用直接互連，或者通過(guò)DIPDIP開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)地址，開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定網(wǎng)絡(luò)地址，而而LONLON總線(xiàn)則通過(guò)動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)地址，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變

2、總線(xiàn)則通過(guò)動(dòng)態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)地址，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量和顯示報(bào)文來(lái)進(jìn)行設(shè)備間的通信。量和顯示報(bào)文來(lái)進(jìn)行設(shè)備間的通信。n (2) (2) 網(wǎng)絡(luò)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安裝只是在系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)進(jìn)行的，而系統(tǒng)維網(wǎng)絡(luò)安裝只是在系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)進(jìn)行的，而系統(tǒng)維護(hù)則在系統(tǒng)運(yùn)行的始終。系統(tǒng)維護(hù)主要包括維護(hù)和護(hù)則在系統(tǒng)運(yùn)行的始終。系統(tǒng)維護(hù)主要包括維護(hù)和修理兩方面。修理兩方面。(3) (3) 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控 應(yīng)用設(shè)備只能得到本地的網(wǎng)絡(luò)信息，也即網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)備只能得到本地的網(wǎng)絡(luò)信息，也即網(wǎng)絡(luò)傳送給它的數(shù)據(jù)。傳送給它的數(shù)據(jù)。采用采用LONLON總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)5.2.2 LON5.2.2 LON總線(xiàn)分散式通信控制處理器總線(xiàn)分

3、散式通信控制處理器神經(jīng)元芯片神經(jīng)元芯片1. 1. 處理單元處理單元n該芯片內(nèi)部裝有三個(gè)微處理器：該芯片內(nèi)部裝有三個(gè)微處理器：MAC處理器、處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器和應(yīng)用處理器。網(wǎng)絡(luò)處理器和應(yīng)用處理器。2. 2. 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 MC143150MC143150存儲(chǔ)器的分配包括：存儲(chǔ)器的分配包括：n 512bytes EEPROM512bytes EEPROM；n 網(wǎng)絡(luò)配置和地址表；網(wǎng)絡(luò)配置和地址表；n 獨(dú)一無(wú)二的獨(dú)一無(wú)二的4848位神經(jīng)元位神經(jīng)元IDID碼；碼；n 用戶(hù)應(yīng)用程序代碼和一般只讀的數(shù)據(jù)；用戶(hù)應(yīng)用程序代碼和一般只讀的數(shù)據(jù)；n 2048 bytes RAM2048 bytes RAM；n 堆棧

4、段、應(yīng)用程序和系統(tǒng)程序的數(shù)據(jù)區(qū)；堆棧段、應(yīng)用程序和系統(tǒng)程序的數(shù)據(jù)區(qū)；n LonTalkLonTalk協(xié)議應(yīng)用緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)；協(xié)議應(yīng)用緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)；n 最多最多64kB64kB存儲(chǔ)器地址空間，但處理器提供外部存存儲(chǔ)器地址空間，但處理器提供外部存儲(chǔ)器接口能夠訪(fǎng)問(wèn)到的是儲(chǔ)器接口能夠訪(fǎng)問(wèn)到的是59392 bytes59392 bytes；而剩下的；而剩下的61146114字節(jié)是作為系統(tǒng)內(nèi)部映射。字節(jié)是作為系統(tǒng)內(nèi)部映射。n 1638416384字節(jié)的外部存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)字節(jié)的外部存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)LONLON的操作系統(tǒng)；的操作系統(tǒng)；n 剩下的空間可作為用戶(hù)編寫(xiě)的應(yīng)用代碼，以及應(yīng)用剩下的空間可作為用戶(hù)

5、編寫(xiě)的應(yīng)用代碼，以及應(yīng)用程序所需要的額外讀寫(xiě)數(shù)據(jù)區(qū)、應(yīng)用緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)緩程序所需要的額外讀寫(xiě)數(shù)據(jù)區(qū)、應(yīng)用緩沖區(qū)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)。沖區(qū)。3 3輸入輸入/ /輸出輸出n神 經(jīng) 元 芯 片 和神 經(jīng) 元 芯 片 和其 他 設(shè) 備 的 互其 他 設(shè) 備 的 互連是通過(guò)它的連是通過(guò)它的11個(gè)個(gè) I / O IO0IO10。這。這些 管 腳 可 以 根些 管 腳 可 以 根據(jù) 不 同 外 部 設(shè)據(jù) 不 同 外 部 設(shè)備備I/O的要求，的要求，靈 活 地 配 置 輸靈 活 地 配 置 輸入輸出方式入輸出方式。n神經(jīng)元芯片定時(shí)/計(jì)數(shù)器外部連接圖4. 4. 通信端口通信端口 單端模式單端模式 差分模式差分模式 專(zhuān)用模

6、式專(zhuān)用模式5. 5. 時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)6. 6. 睡眠睡眠/ /喚醒機(jī)制喚醒機(jī)制7. Service Pin7. Service Pin8. Watchdog8. Watchdog定時(shí)器定時(shí)器 單端模式單端模式差分方式的通訊口配置框圖差分方式的通訊口配置框圖四四. .通信線(xiàn)路和設(shè)備通信線(xiàn)路和設(shè)備雙絞線(xiàn)收發(fā)器雙絞線(xiàn)收發(fā)器1.1.直接驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)2.EIA-4852.EIA-4853. 變壓器耦合變壓器耦合4. 電力線(xiàn)收發(fā)器電力線(xiàn)收發(fā)器五五.LonWorks.LonWorks通信協(xié)議通信協(xié)議LonTalkLonTalk1 LonTalk1 LonTalk協(xié)議的特點(diǎn)協(xié)議的特點(diǎn)n LonTalkLon

7、Talk協(xié)議是為協(xié)議是為L(zhǎng)ONLON總線(xiàn)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用協(xié)議，它具總線(xiàn)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用協(xié)議，它具有以下特點(diǎn)：有以下特點(diǎn)：n 發(fā)送的報(bào)文都是很短的數(shù)據(jù)發(fā)送的報(bào)文都是很短的數(shù)據(jù)( (通常幾個(gè)到幾十通常幾個(gè)到幾十個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)) )；n 通信帶寬不高通信帶寬不高(2Kbps(2Kbps到到2Mbps)2Mbps)；n 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)往往是低成本、低維護(hù)的單片機(jī)；網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)往往是低成本、低維護(hù)的單片機(jī)；n 多節(jié)點(diǎn)，多通信介質(zhì)；多節(jié)點(diǎn)，多通信介質(zhì)；n 可靠性高；可靠性高；n 實(shí)時(shí)性高。實(shí)時(shí)性高。2 LonTalk2 LonTalk七層協(xié)議七層協(xié)議3 LonTalk協(xié)議物理層協(xié)議 n適應(yīng)不同的通信介質(zhì)，如：雙絞線(xiàn)(tw

8、isted-pair)、電力線(xiàn)(powerline)、無(wú)線(xiàn)電(radio-frequency)、紅外線(xiàn)(infrared)、同軸電纜(coaxialcable)、光纖(fiber)甚至是用戶(hù)自定義的通信介質(zhì)。n支持不同的數(shù)據(jù)解碼和編碼，如：通常雙絞線(xiàn)使用差分曼切斯特編碼、電力線(xiàn)使用擴(kuò)頻、無(wú)線(xiàn)通信使用頻移鍵控(FSK)。4 LonTalk4 LonTalk協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)構(gòu)及對(duì)大網(wǎng)絡(luò)的支持協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)地址結(jié)構(gòu)及對(duì)大網(wǎng)絡(luò)的支持n網(wǎng)絡(luò)地址可以有三層結(jié)構(gòu)：域網(wǎng)絡(luò)地址可以有三層結(jié)構(gòu)：域(Domain)、子、子網(wǎng)網(wǎng)(Subnet)和節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)(Node)報(bào)文地址結(jié)構(gòu)圖報(bào)文地址結(jié)構(gòu)圖 5 MAC子層六六. 面

9、向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言Neuron C n Neuron C是一種編程語(yǔ)言，它以ANSI C為基礎(chǔ)，專(zhuān)門(mén)為神經(jīng)元芯片而設(shè)計(jì)，同時(shí)加入通信、事件調(diào)度、分布數(shù)據(jù)對(duì)象和I/O功能，是編寫(xiě)神經(jīng)元芯片程序的最為重要的工具。 nNeuron C支持ANSI C的定義類(lèi)型(typedefs)、枚舉類(lèi)型(enums)、數(shù)組類(lèi)型(arrays)、指針類(lèi)型(pointers)、結(jié)構(gòu)類(lèi)型(structs)和聯(lián)合類(lèi)型(unions)。 網(wǎng)絡(luò)變量網(wǎng)絡(luò)變量 n 應(yīng)用程序可以定義一個(gè)特殊的靜態(tài)對(duì)象類(lèi)網(wǎng)絡(luò)變量，這些網(wǎng)絡(luò)變量可以是整型、字符型或結(jié)構(gòu)等類(lèi)型。網(wǎng)絡(luò)變量可以與一個(gè)或多個(gè)其他節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)變量互連。網(wǎng)絡(luò)變量從通

10、信的角度分為輸入或輸出，對(duì)于一個(gè)輸入的網(wǎng)絡(luò)變量可以和其他節(jié)點(diǎn)的多個(gè)輸出的網(wǎng)絡(luò)變量互連而對(duì)于一個(gè)輸出的網(wǎng)絡(luò)變量也可以和其他節(jié)點(diǎn)的多個(gè)輸入的網(wǎng)絡(luò)變量互連，值得注意的是輸出和輸出或輸入和輸入是不能互連的。n 節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量進(jìn)行共享，一個(gè)節(jié)點(diǎn)輸出的網(wǎng)絡(luò)變量更新，而所有與之相連的其他節(jié)點(diǎn)的輸入網(wǎng)絡(luò)變量也相應(yīng)地更新。 七七. LonWorks的互操作性的互操作性 n可互操作網(wǎng)絡(luò)的外部端口 -應(yīng)用層端口 n幾個(gè)主要部分組成： n1 節(jié)點(diǎn)對(duì)象節(jié)點(diǎn)對(duì)象 在一個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)，節(jié)點(diǎn)對(duì)象用于對(duì)詢(xún)問(wèn)對(duì)象方式、報(bào)告對(duì)象狀態(tài)提供支持。節(jié)點(diǎn)對(duì)象包括與節(jié)點(diǎn)有關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)變量和結(jié)構(gòu)參數(shù)。n2 LonMark對(duì)象對(duì)象 LonM

11、ark對(duì)象為應(yīng)用層提供了可互操作性的基礎(chǔ)。LonMark對(duì)象描述了信息如何輸入節(jié)點(diǎn)、如何從節(jié)點(diǎn)輸出、如何與網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)共享信息的標(biāo)準(zhǔn)格式。n3 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量類(lèi)型 使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量類(lèi)型(SNVT)能使不同制造商的產(chǎn)品通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳送模式正確地翻譯、傳遞數(shù)據(jù)。例如，一個(gè)以熱敏電阻為基礎(chǔ)的溫度傳感器可以與一個(gè)以熱電偶為基礎(chǔ)的溫度傳感器互換，如果它們都能產(chǎn)生經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的、類(lèi)型為SNVT-temp的溫度值的話(huà)。 n4 數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送 LonTalk文件傳送協(xié)議只適用于數(shù)據(jù)文件的通信。數(shù)據(jù)文件必須以32字節(jié)的報(bào)文傳送(不包括協(xié)議頭)，窗口尺寸為6。n5 結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù) 應(yīng)用開(kāi)發(fā)者在安裝過(guò)程中可以選擇設(shè)置結(jié)構(gòu)參應(yīng)用開(kāi)發(fā)者在安裝過(guò)程中可以選擇設(shè)置結(jié)構(gòu)參數(shù)。結(jié)構(gòu)類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)變量能用于相對(duì)少量的結(jié)數(shù)。結(jié)構(gòu)類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)變量能用于相對(duì)少量的結(jié)構(gòu)信息，這樣做具有網(wǎng)絡(luò)變量的長(zhǎng)處，例如：構(gòu)信息，這樣做具有網(wǎng)絡(luò)變量的長(zhǎng)處，例如：可以自我識(shí)別、自我記錄、外接口文件的支持，可以自我識(shí)別、自我記錄、外接口文件的支持，并有發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化方法。對(duì)于大量的并有發(fā)送、接收數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化方法。對(duì)于大量的結(jié)構(gòu)信息，配置節(jié)點(diǎn)更簡(jiǎn)單的方法是使用結(jié)