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LonWorks-USB互联适配器的设计开发

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:LonWorks技术的核心是神经元芯片,介绍了神经元芯片的一种I/O应用模式——并行口I/O模式,并介绍了基于此I/O模式设计开发的LonWorks协议与USB标准的互联适配器。
  关键词:LonWorks神经元芯片并行口I/O模式EZ-USB
  
  LonWorks技术是美国Echelon公司于上世纪90年代初推出的一种现场总线技术。LON(LocalOperatingNetwork)的意思为局部操作网络,它是用于开发监控网络系统的一个完整的技术平台,LonWorks现场总线在网络通讯方面具有突出的优点,作为现场总线中的佼佼者在国内各个领域的测控系统中广泛流行。
  
  通用串行总线(UniversalSerialBus,即USB)是一种快速、灵活的总线接口。与其它通信接口相比,USB总线接口最大的特点是易于使用,这主要表现在成本低、适用于多种设备、支持热插拔等方面,并且所有的配置过程都由系统自动完成,无需用户干预。目前,市场上供应的USB控制器主要有两种:带USB接口的单片机(MCU)和纯粹的USB接口芯片。本文采用Cypress公司推出的带智能USB接口的EZ-USB单片机。该单片机极大地降低了USB外设的开发难度,为PC机外设的制造商提供了一个性能优良、价格较低的设计方案。采用USB接口设计开发的LON网互联适配器很好地解决了传统适配器由于RS-232与PC/Laptop互联而造成的速度上的瓶颈。
  
  1系统框图及工作原理
  
  1.1系统框图
  
  系统框图如图1所示。
  
  互联适配器是LON网与PC/Laptop的接口,在通信过程中起着关键的作用,它既完成了LON网与PC/Laptop的互联,又实现了数据的交换。互联适配器作为LON网的一个特殊的网络节点——通信处理器,能按照LonTalk协议与LonWorks总线上所有分布在现场的智能节点进行对等的数据通信,起到上传下达的桥梁作用。当现场的测控设备有数据送到LonWorks网络上时,互联适配器负责把所有发送给它的信息接收下来,将测控设备发送来的LonTalk显式报文重新打包装帧,向PC/Laptop发送。同时,它将从PC/Laptop接收来的已解析的数据按LonWorks现场总线通信协议构造LonTalk显式报文,发送给LonWorks网上的测控设备。
  
  相对USB系统而言,PC/Laptop是USB主机,互联适配器只是USB外部设备。在整个USB系统中只有一个主控制器,即主机(PC/Laptop),主机是总线控制者,USB设备响应主机请求。系统软件设计部分也是针对主机和外部设备这两部分展开的。
  
  1.2工作原理
  
  互联适配器中采用Neuron芯片预定义的并口I/O应用模式实现双CPU的通信,并行口的速率可达3.3Mbps,实现了高数据速率。
  
  并行I/O应用模式下利用Neuron芯片的11个I/O口进行通信,其中,IO0~IO7为双向数据线,IO8~IO10为控制信号线,借助令牌传递/握手协议,并行I/O口可用来外接处理器,实现Neuron芯片与外接各类微处理器之间的双向数据通信,在这里采用EZ-USB单片机与Neuron芯片互连。主机PC/Laptop控制USB外部设备,通

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