《基于ｌｏｎ++ｗｏｒｋｓ技术的智能节点研制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于ｌｏｎ++ｗｏｒｋｓ技术的智能节点研制（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于L o n Wo r k s 技术的智能节点研制 李汉涛杨长春凌志浩吴勤勤 华东理工大学上海2 0 0 2 3 7 摘共: 本文叙述1 . 七能节点在F C S中的t妥性， 探讨了 如何利用开IL工其迷行七能 节点的研刹方法， 并通过对基于 关恤词: L o n Wo r k 。 技术 L o n Wo r b 故术的网实残， 给出丁一个实际的应用例予 七能节点砚场总 侧网 络_ _ 甲 Z / 现 场总 线 是目 前应 用于 过程 监控、 俊宇自 动化、 厂区自 动化等 硕 城的 一 项断 硕技术， 通 过现场总线， 数字通信技术可以直接延伸到砚场级仪表， 给控侧系 统的体系 结构带来一
2、场革 命 根 据F F ( F ie ld b u s F o u n d a t i o n ) 的 定 义 ， 现 场 总 纽 是 连 接 智 能 现 场 设 备 和自 动 叱 系 统 的 全 数字式、 双向传 抽、 多 分支结构的通信网 络， 它是计算机技术、 通信技术和径翻技术高度综 合与集成的产物， 是现场总线控侧系 统F C S ( F i e l d b u s C o n t r o l S y s t e m ) 的核心。 迄今为止， 国际上现场总线的标准有教十种之多， 其中由美国E c h e l o n公司推出的L o n Wo r k a ( L o c a l O p
3、 e r a t i n g N e t w o r k ) ， 作 为众 多现 场总线 标准中 的 一员， 可以 说是比 较完 普和 优秀的一种. F C S 的一个显著特点是现场设备的全部智能化和教字化， 它允许底层传感器和执行器 通过现场总线连接起来， 让现场设备( 即智能节点) 之间能相互通信， 快邃地交换信息， 以潇 足系 统实时 监控的要求。 因 此, F C S 系 统能把D C S ( D i s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e m ) 控制站的功 能其正分徽到现场设备中去， 实现彻底的分胜控创。 可见智能节点在F C S 控侧系
4、统中所起 的作用 是举足 轻a的， 开展对墓于现场总线匆能节点的研侧和开发， 无贬是一项十分有愈义 的工作。 二、 智能节点的设计 智能节点是控创网络中分布在现场级的羞本智能单元， 主要用子接收和处理来自 传感 器的抽入数据、 执行通信和控创任务、 以及控侧执行器级作等。 基于L o n Wo r k s 的智能节点， 其技术核心是将L o n T a l k 协议和控侧用徽处理价集成在一起的V L S I 纽成电 路N e u r o 。 芯 片. 它一般可分为两种: 一种是完全燕于N e u r o n 芯片的节点， 其应用程序!接运行于 N e u r o n 芯片的应用C P U上，
5、无裕另加徽处理器; 另一种是荟于主处理器( H o s t ) 的节点， 它 的应用程序一般运行在主处理器上， 而N e u r o n 芯片只 是通过L o n T a l k 协议实现与其他节 点之间的 通信. 在一般的应用系统中， 常常使用的是荃于N e u r o n 芯片的智能节点。 智能 节点的研翻开发过程一般可按图1 所示的步.进行。 其中， 节点的硬件设计、 节点应用程序的开发、 下 级应用程序及 调试节点等步孰， 可通过 E c h e l o n 公司提供的N o d e B u i l d e r 实现。 而将节点安装到L o n W o r k s 网络， 可以通过E
6、c h e l o n 一 2 0 8一 公诃提供的L o n P r o f i l e r , L o n Ma k e r 或L o n B u i l d e r 来实现。 日 1 ，传节虎的开发步. 1 . 钾能节点的硬件 结构 若 干N e u r o n 芯 片 的 铆 能 节 点 被 设 计 成 如 图2 所 示 的 结 构 ，:它 由 控 侧 崛 路 、 通 活 电 路 和 其他附加电璐等组成， 井彼侧作在一块雇板上. .2 ，.节点的舀本组成拍钧 如下 二控 创电 婚 控创电 路主要由N e u r o n 芯片、 1 / O接口电路和片外存偏巷等组成. 各元器件及其作用
7、( 1 ) N e u r o n 芯片 主要用于提供对节点的控创、 实施与L o n Wo r k s 网络的通信、 支持对现场信息的物入/ 一 2 的 一 抽出 等应用服务。它可作为 节点的处理吞， 也可作为 其他处理.或控创拼的接口 ( 2 ) 片 外存 偏器 当采用N e u r o n 3 1 5 0 芯片作为节点的处理.时， ，要有1 6 K字节的片外非易失性存储 卷( 如E P R O M或F L A S H存佑器) 来存放N e u r o n 芯片的固件( 包括L o n T a l k 协议等 . 另 外还应配备有附加的存储器. 作为 节点应用程序和有关信息的存储区. (
8、3 ) I / O接口 I / O接口 是位于N e u ro n 芯片上 的1 1 个，脚， 它能立 接与外都接口电 路或设备连接， 其 挂口 的具体功能和应用可由 编程方式决定， 一 般可直接依软于智能节点的应用怪序。 b . 通信电 路 通信电路中的收发器是智能节点与L o n Wo r k s 网络之间的接口。 它能完全润足通倍接 口 的羞 本 要求. 目 前E c h e lo n 公 司 和其位 并发商 均峨 提供用于多 种通信 介质 的 收发器棋 块。 图2 电路中采用的F T M- 1 0 即提供了 适甩于双绞线的收发器棋块。 c . 附加电路 附加电路主要包括晶振电路、 复位
9、电路和S e r v ic . 电路等. ( 1 ) 晶 振电 路: 给N e u r o n 芯片 提供工作时钟。 ( 2 4 位电 路: 用于在彼能节点上电 时进行复位动作。另外， 电压的情况出现， 一般，要将 一 个L V I ( L o w V R e s e t 管脚相连。 为 碑 卑N e u r o n 芬片 工 作 在 低 于 级 小 工 作 A t a g e I n t e r ; u p t i 设备与N e u r o n 芯片 的 ( 3 3 S e r v ie e 电盛:- 包括S e r v i c e 搜恤秘S e r v i c e 指示灯。 其中S e r
10、 v i c e 按妞是专为安袭钾能节点到网络而设 !的 . S e r v i c e 指 示 灯主 要 用 于 在 诊 断从u ro n 芯片 侧件 状 奋时. 作 指示 箱息用 宕 2 . 应 月穆序的开发 铆 踌 1w 点 是 位 立 的L o n W o r k s 节点， 它允许人 们对其 进行幼粉、 下坟应 用拐序和侧试 ， 能节点的 功能族 理 如 彼翔 口 皿气 软搜处 理、 过怪监视和 过怪 控翻炸 1 是由11 用 程 序决 定 的 . 编 * 01 I实 你 上 是 ， . 节 点 开 发 过 程 中 的 一 个 非 常 盛 要 的 环 节 .响 用 斑 有 的 开 发
11、 平 台、 可 以 果 用N e u r o n C 语 言 或V is u a l C o n t r o l 等 工 其 进行应 用 程序 的 开发. N e u r o n C 是 一 种 荃于A N S I C且 带有网络 通信和高级谈件设备接口 扩鹿语句的离级语!. 它增加了 对 I / 0 . 事 件处 理、 消息传递和分 徽救据目 标的支 持， 扩充了 包 括软定时吞、 两络交资、 显示消 息、 一 个多任务阅度怪序、 以 及其他各其伶点的函盆等。 采用N e u ro n C语 畜开发的应用程 序， 可1 1 接在L o n S u i l d e r N e u r o n
12、仿宾拐或N o d e B u i l d e r L T M - 1 0 节点上 进行润试. 因此应 用程序的开发可独立于硬件设计进行。下面给出蔺姐的怪序段: u n s ig n e d c h a r b u f f e r 1 0 ,、， ， 定 义 抽 、 抽 出 级 冲 区 10 - 8 in p u t s e ria l b a u d ( 4 8 0 0 ) S e r ia l In , / 定 义 申 行 . 入 对 象 I O - 1 0 o u t p u t s e r ia l b a u d ( 4 8 0 0 ) S e r ia l - O u t :， ，
13、 定 义 串 行 抽出 对 s w h e n ( ti m e r - e x p ir e s ( t m P o l l ) )， 当 定 时 器t m p o l l 定 时 时 间 到 u n s i g n e d i n t c o u n t : 2 1 0 c o u n t aio -i n ( S e r i a l -I n . b u f f e r . 1 0 ) ;刀按串行方式接收1 0 个字符 w h e n ( n v -u p d a t e - - o c c u r s ( n v i I n p u t ) ) i o -o u t ( S e r i
14、 a l -Ou t . b u f f e r , 1 0 ) ; 刀当网络变1a n v i I n p u t 改交时 刀按串行方式发选 1 0个字符 这些简短的怪序段能有效实班智佬节点 与砚场仪裹之间进行双向 通信的功能。 可见. 利 用N e u r o n C 语!特有的支 持来 开发 节点应 用 程序 是十分方 便的。 L o n W o r k s 的应用开发 过祖还包括: 定义 节点的存仲映a, 包 括系 统映 介、 应用 映象和 网络映象。 系 旋映旅包括含有O S 】 七层通摘协议的N e u r o n 芯片.件. 应用映象和网络映象 由 用 户 确 定. 其 中 拍
15、应甩 映 象包 括了 节点 的 应 用 祖 序 代 妈、 以 及 它 的 硬 件 与1 / O口 的 信 息; 网络映象是定义该节点与其他节点之间关系的映象， 在暇健资艘件产生， 井彼存锗在 N e u r o n 芯片的内部E E P R O M中。 3 . 存 佑映象的写入- 当钾能节点的硬件.作 和应用怪序润试完成时， 系统会自 动生成招应的N e u r o n R O M 映象文件( N R I ) 和N e u r o n E E P R O M映旅文件( N E I ) . 此时， 利用专用的写入工具就可将其 协议固件、 应用怪序代妈等摘息写入E P R O M或F L A S
16、H存铭件， 从而X正完成节点的研侧 开发工作。 4 . 智能节点的侧试 智 能 节 点 翻 成 后， 可 先 用 L o n B u i l d e r 斌N o d e B u ild e r 工 具 让 盆 安 栽 翔 开 发 网 络 中 ， 然 后 通过L o n B u il d e r 网 络 份 理、 协议分析工 其成N o d e B u il d e : 工 其对 其进行 润试， 利用网络变 it 浏览工其对节点进行翻试。 三、 F C S 控创两络 基于L o n W o r k s 技术的控创网络主要由 钾能节点构成。，能节点与它们的外部设备发 生相互作用， 井通过各种通信介质， 以一个公共的、 羞于消息的控创舰怪与其他的智能节点 通信， 通过网关与其他两络相连构成F C S 控创网络。 1 . 网 络的绮构 对于简单的信息路由. L o n T a
