基于LonWorks的智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于LonWorks的智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)控體系方案摘要:本文重要表達(dá)了基于lnrks的智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)控體系的方案頭腦,此中包羅電源電路、143150與at8952的接口、神經(jīng)元芯片3150的存儲(chǔ)器擴(kuò)展等硬件電路的方案及at8952單片機(jī)步伐和neurn芯片的應(yīng)用步伐兩部門的流程圖,末了對(duì)體系的硬件和軟件的抗滋擾性方法作了簡(jiǎn)樸的先容。關(guān)鍵詞:lnrks;智能節(jié)點(diǎn);智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)總線操縱體系fs是針對(duì)傳統(tǒng)的ds體系的不敷之處提出來的,它超過了電子、操縱、儀器儀表、主動(dòng)化、盤算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等范疇,因此具有必然的學(xué)術(shù)意義。在浩繁總線中,lnrks現(xiàn)場(chǎng)總線以其完全支持is/si七層協(xié)議,支持多種通訊前言,可靠性高,可

2、互操縱,兼容性和機(jī)動(dòng)性好等奇特的長(zhǎng)處成為現(xiàn)場(chǎng)總線的主流。本文對(duì)基于lnrks的高可靠性、全開放的智能網(wǎng)絡(luò)舉行研究和應(yīng)用,通過大量的實(shí)行,開拓和方案智能測(cè)控體系。1lnrks智能節(jié)點(diǎn)的方案概述基于神經(jīng)元芯片的開拓可以分為兩種:(1)基于操縱模塊的硬件方案要領(lǐng);(2)基于收發(fā)器的硬件方案要領(lǐng)。操縱模塊中通常包羅神經(jīng)元芯片、flash、步伐存儲(chǔ)器、收發(fā)器以及ra等,用戶只需方案本身的應(yīng)用電路,可收縮產(chǎn)物的開拓周期。而基于收發(fā)器的方案要領(lǐng)除了思量應(yīng)用電路方案,還必需思量神經(jīng)元芯片與flash存儲(chǔ)器以及ra的接口電路。接納這種要領(lǐng)時(shí),電路板方案加工以及消費(fèi)工藝要求較高,但可以低落產(chǎn)物本錢,進(jìn)步裝備的市場(chǎng)

3、競(jìng)爭(zhēng)力。為了學(xué)習(xí)和以后研究的必要,本文接納第二種方案方案。lnrks技能是一種操縱網(wǎng)絡(luò)條理上的技能,故節(jié)點(diǎn)的開拓離不開對(duì)網(wǎng)絡(luò)的團(tuán)體思量,按照操縱計(jì)謀的差異,節(jié)點(diǎn)的開拓會(huì)有所差異,但對(duì)付一個(gè)操縱網(wǎng)而言,不過乎由傳感器、實(shí)行器、獵取和傳輸數(shù)據(jù)局的網(wǎng)絡(luò)、實(shí)行操縱邏輯的操縱和步伐等構(gòu)成。而對(duì)付構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)緊張部門的節(jié)點(diǎn)而言,所完成的使命無非是獵取和傳輸數(shù)據(jù),并按照所獵取的數(shù)據(jù)信息來實(shí)行相應(yīng)的操縱邏輯。故此,一個(gè)通用節(jié)點(diǎn)可由圖1表現(xiàn)。下面將討論lnrks節(jié)點(diǎn)的硬件方案和開拓以及l(fā)nrks節(jié)點(diǎn)的邏輯編程。2lnrks智能節(jié)點(diǎn)的硬件電路方案2.1電源電路方案交換電源電壓顛末全波整流后,接納7805芯片釀成節(jié)點(diǎn)電

4、路必要的5v的直流電源。方案如圖2所示。2.2143150與at8952的接口該節(jié)點(diǎn)接納at8952作為主處置懲罰器,與神經(jīng)元芯片接成并行i/東西的操縱形式。神經(jīng)元芯片的并行i/東西容許以最高為3.3bps的速率雙向傳輸數(shù)據(jù)。并行i/東西的物理接口通過神經(jīng)元芯片的11個(gè)i/引足完成。應(yīng)用在并行i/狀態(tài)下的神經(jīng)元芯片不再能有其他的i/東西來處置懲罰物理接口,神經(jīng)元芯片固件還可實(shí)現(xiàn)令牌通報(bào)和握手協(xié)議來實(shí)現(xiàn)同步和防范總線競(jìng)爭(zhēng)。為增長(zhǎng)方案的機(jī)動(dòng)性,神經(jīng)元芯片提供幾種并行i/東西的操縱形式:主形式,從a形式和從b形式。本節(jié)點(diǎn)中神經(jīng)元芯片與單片機(jī)at8952的毗連接納從a形式,其接口電路如圖3所示。由于神

5、經(jīng)元芯片3150的握手信號(hào)hs是集電極開路的,因此必要接上一個(gè)10k的上拉電阻。在slavea形式中,神經(jīng)元芯片3150是在主處置懲罰器的操縱下事情的,對(duì)主處置懲罰器來說,神經(jīng)元芯片3150是含8個(gè)數(shù)據(jù)位和3個(gè)操縱位的并行i/裝備。單片機(jī)的p0口與神經(jīng)元芯片3150的i0i7相連作為8位數(shù)據(jù)總線,p1.7與神經(jīng)元芯片3150的i10相毗連作為握手信號(hào)端,p1.5與i8相連作為s信號(hào)端。hs信號(hào)由神經(jīng)元芯片3150的內(nèi)部固件操縱,當(dāng)hs為高電平常,表現(xiàn)神經(jīng)元芯片3150正在讀寫數(shù)據(jù)、處于忙狀態(tài),當(dāng)hs為低電平常,表現(xiàn)神經(jīng)元芯片3150數(shù)據(jù)處置懲罰完畢,可以舉行下一次通訊了。在總線上主處置懲罰器和

6、從處置懲罰器之間不竭互換一個(gè)假造的寫令牌,令牌的擁有者有寫數(shù)據(jù)或通報(bào)數(shù)據(jù)的權(quán)利。主處置懲罰器寫時(shí),當(dāng)at8952單片機(jī)斷定到hs信號(hào)為低時(shí),在s信號(hào)的落落沿將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)總線,在s信號(hào)的上升沿?cái)?shù)據(jù)被神經(jīng)元芯片3150的輸入緩沖區(qū)截取,同時(shí)導(dǎo)致hs端變?yōu)楦唠娖?當(dāng)數(shù)據(jù)讀取竣事時(shí),hs被置低,等候下次通訊。2.3神經(jīng)元芯片3150的存儲(chǔ)器擴(kuò)展本節(jié)點(diǎn)中,體系的固件存儲(chǔ)在片外的epr中,地點(diǎn)為0 x00000 x3fffh;應(yīng)用步伐也存儲(chǔ)在片外的epr中,地點(diǎn)為0 x40000 x7fffh;片外ra的地點(diǎn)為0 x80000 xdfffh。地點(diǎn)空間的分派如圖4所示。圖4是神經(jīng)元芯片外接32kbepr和

7、24kbra的電路原理圖。由于體系固件的存儲(chǔ)地點(diǎn)要求從0 x0000h開始,以是32kbepr的地點(diǎn)應(yīng)方案成0 x0000h0 x7fffh;而ra的地點(diǎn)是0 x8000h0 xdfffh(24kb)。將地點(diǎn)線a15直接作為epr的選片信號(hào)線。當(dāng)a15為低電平常,epr被激活,因此包管了epr的地點(diǎn)從0 x0000h到0 x7fffh。2.4主處置懲罰器at8952外圍電路方案圖5為主處置懲罰器外圍接口電路圖。該節(jié)點(diǎn)接納27256擴(kuò)展了32kb的ra,用于存儲(chǔ)各模擬通道輸入和輸出數(shù)據(jù)。2.5硬件抗滋擾性方法lnrks裝備事情在龐大的電磁情況中,其自身各部門及與四周其他電子裝備之間不成制止地存在

8、種種情勢(shì)的電磁滋擾ei,別的靜電放電esd產(chǎn)生的脈沖電壓、電流也是瞬態(tài)滋擾因素,因此在產(chǎn)物開拓時(shí)應(yīng)加強(qiáng)裝備自身的抗滋擾本領(lǐng),堵截表里滋擾。為有用地制止因外界ei和esd導(dǎo)致自身事情性能的低落,同時(shí)結(jié)合lnrks電路自身特點(diǎn),要思量的重要題目有:寄生耦合題目、電源分派及v解耦、傳輸介質(zhì)、esd的防護(hù)方法。3lnrks智能節(jié)點(diǎn)的軟件方案3.1據(jù)網(wǎng)羅模塊的軟件方案智能節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)羅部門接納axi公司的12位das芯片ax197位必需同等(即d2、d1、d0位必需同等)。ax197提供了一個(gè)尺度的停頓信號(hào),轉(zhuǎn)換竣事后輸出數(shù)據(jù)預(yù)備停當(dāng)時(shí),停頓信號(hào)int變?yōu)榈碗娖?本步伐中通過輪詢p1.7口的狀態(tài)來斷定轉(zhuǎn)

9、換是否竣事。at8952單片機(jī)可按照按時(shí)常數(shù)來決定什么時(shí)間去觸發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)羅開始,因此按時(shí)常數(shù)有2個(gè),前次采樣的按時(shí)常數(shù)為tsd+t,后n-次的按時(shí)常數(shù)為ts,采樣得到的數(shù)據(jù)保存在擴(kuò)展的ra中。綜上所述,編寫的數(shù)據(jù)網(wǎng)羅子步伐流程圖如圖6所示。3.2lnrks通訊模塊的軟件方案本裝置的主處置懲罰器是at8952,從處置懲罰器是143150,主處置懲罰器賣力將測(cè)得的數(shù)據(jù)發(fā)送給143150,而143150那么賣力將測(cè)得的參數(shù)及時(shí)發(fā)送到lnrks網(wǎng)絡(luò)上。neurn芯片步伐的編寫利用neurn語言。本裝置中主機(jī)在完成參量的網(wǎng)羅、處置懲罰和存儲(chǔ)后通過并行通訊方法將丈量效果發(fā)送給neurn芯片,由neurn芯片

10、將測(cè)得的數(shù)據(jù)發(fā)送到lnrks網(wǎng)絡(luò)上。因此通訊模塊包羅了80196k與neurn芯片的通訊和neurn芯片的網(wǎng)絡(luò)通訊兩各部門。neurn芯片以并行從b方法與主機(jī)通訊,在該方法下neurn芯片的i0i7為雙向數(shù)據(jù)總線(此中i0為數(shù)據(jù)的低位和握手信號(hào)共用位)、i8作為片選信號(hào)s、i9為讀寫操縱信號(hào)r/、i10作為選擇輸入a0。主機(jī)與neurn芯片的通訊步伐流程圖如圖7所示。本裝置neurn芯片的應(yīng)用步伐可以通過別離界說包羅各電參量當(dāng)前丈量值的網(wǎng)絡(luò)變量實(shí)現(xiàn)丈量數(shù)據(jù)的網(wǎng)路共享。網(wǎng)絡(luò)變量界說的格式如下:netrkinput|utputnetvar-difierlasstypennetin-infident

11、ifier=initial-value步伐中的網(wǎng)絡(luò)變量應(yīng)為輸出型的網(wǎng)絡(luò)變量,為便于數(shù)據(jù)格式的通用性,范例(type)界說為尺度網(wǎng)絡(luò)變量snvt_unt_in,該范例網(wǎng)絡(luò)變量的數(shù)據(jù)范例為有標(biāo)記長(zhǎng)整形數(shù),長(zhǎng)度為2個(gè)字節(jié)。neurn芯片與80196k之間接納并行(parallel)通訊方法,事情方法為slavea方法,對(duì)paralleli/東西舉行顯式設(shè)置的neurn語句和說明為:i_0parallelslave|slave_a|asteri_bjet_naeparalleli/東西固然利用全部11個(gè)管足,但只需說明管足i_0即可,slave|slave_a|aster用于說明neurn芯片的事情形

12、式。i_bjet_nae為用戶給i/東西指定的名字。本步伐對(duì)paralleli/東西的說明為:i_0parallelslave_bele_par為利用neurn芯片的paralleli/東西,i_in()和i_ut()函數(shù)必要一個(gè)指向parallel_i_interfae布局的指針:strutparallel_i_interfae假設(shè)想實(shí)現(xiàn)丈量數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享,還需將網(wǎng)絡(luò)變量互連,該歷程稱為綁縛(binding),可以通過網(wǎng)絡(luò)辦理東西來完成,好比lnbuilder、lnanager軟件包中的lnaker或eheln公司的客戶/辦事器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架lns。毗連歷程現(xiàn)實(shí)上就是發(fā)送一組包羅節(jié)點(diǎn)的地點(diǎn)、報(bào)文范

13、例等信息的網(wǎng)絡(luò)辦理報(bào)文到必要毗連的節(jié)點(diǎn),然后這些節(jié)點(diǎn)再將地點(diǎn)表和網(wǎng)絡(luò)變量設(shè)置表寫入neurn芯片的e2pr中。顛末lnaker東西設(shè)置后網(wǎng)絡(luò)變量就與lnrks網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)立了毗連,輸出網(wǎng)絡(luò)變量的更新將引起與之相連的輸入網(wǎng)絡(luò)變量的更新,從而將丈量的電參量傳送到了lnrks網(wǎng)絡(luò)上。3.3軟件抗滋擾方法本裝置應(yīng)用的場(chǎng)合事情情況比力惡劣、滋擾嚴(yán)峻,因此必要周到思量息爭(zhēng)決抗滋擾的題目。常用的軟件抗滋擾方法有指令冗余和軟件陷阱?！爸噶钊哂鄬?shí)用于當(dāng)pu受到滋擾后把操縱數(shù)看成指令碼來實(shí)行從而引起步伐的雜亂,此時(shí)指令冗余可使步伐規(guī)復(fù)正常。另一種軟件抗滋擾方法,即所謂“軟件陷阱。“軟件陷阱是一條引導(dǎo)指令,強(qiáng)行將捕捉的步

14、伐引向一個(gè)指令的地點(diǎn),在那邊有一段專門處置懲罰錯(cuò)誤的步伐。“軟件陷阱一樣平常擺設(shè)鄙人列四種地方:未利用的停頓向量區(qū)、未利用的大片epr空間、表格、步伐區(qū)。本裝置還接納了看門狗按時(shí)器來監(jiān)視體系的運(yùn)行,大大進(jìn)步了步伐的抗滋擾本領(lǐng)。4竣事語本文重要表達(dá)了基于lnrks的智能網(wǎng)絡(luò)測(cè)控體系的方案頭腦,此中包羅了at8952單片機(jī)步伐和neurn芯片的應(yīng)用步伐兩部門的流程圖。主機(jī)步伐用s-51系列單片機(jī)匯編語言來編寫,neurn芯片應(yīng)用步伐用neurn來編寫。lnrks技能生長(zhǎng)方興未艾,應(yīng)用范疇不竭拓展,具有較抱負(fù)的應(yīng)用代價(jià)和市場(chǎng)遠(yuǎn)景。我國(guó)如今對(duì)lnrks技能的應(yīng)用方才起步,隨著業(yè)內(nèi)人士的更多相識(shí),信賴會(huì)

15、有更普及的應(yīng)用遠(yuǎn)景。參考文獻(xiàn)1凌志浩.從神經(jīng)元芯片到操縱網(wǎng)絡(luò).北京:北京航空航天大學(xué)出書社,2002.2楊育紅,等.ln網(wǎng)絡(luò)步伐方案.西安:西安電子科技大學(xué)出書社,2001.3楊育紅,等.ln網(wǎng)絡(luò)操縱技能及應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出書社,1999.4馬莉.智能操縱與ln網(wǎng)絡(luò)開拓技能.北京:北京航空航天大學(xué)出書社,2022.5段曙彬,高安邦.ln智能節(jié)點(diǎn)開拓與組網(wǎng)研究j.哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào),2022(1).6智淑亞,高安邦,楊帥.lnrks當(dāng)代智能測(cè)控體系的開拓應(yīng)用方案j.電腦學(xué)習(xí)2022(1).7智淑亞,段曙彬,高安邦.基于neurn芯片的智能調(diào)光節(jié)點(diǎn)開拓j.電腦學(xué)習(xí),2022(6).8智淑亞,高安邦,李忠華.基于ln測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的主動(dòng)抄表體系方案j.電腦學(xué)習(xí),2022(5).9穆遠(yuǎn)詳.lnrks:全新的當(dāng)代智能測(cè)控技能淺析j.電