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1、现场总线第四章第1页，共149页，编辑于2022年，星期一 在在19901990年年1212月，美国月，美国EchelonEchelon公司发表了公司发表了LONWORKSLONWORKS这项新的现场总线技术，它提供了一个这项新的现场总线技术，它提供了一个开放性很强的、无专利权的低层通信网络一局部开放性很强的、无专利权的低层通信网络一局部操作网络（操作网络（LONLON）。）。第2页，共149页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 LONWORKSLONWORKS技术及系统结构概述技术及系统结构概述简化的总线型简化的总线型LonWorksLonWorks网络的结构示意图如下：网络的结构示意图
2、如下：LonWorks工作站LonWorks总线LonWorks设备LonWorks设备LonWorks设备）第3页，共149页，编辑于2022年，星期一较为复杂的较为复杂的LonWorksLonWorks网络的结构示意图如下：网络的结构示意图如下：第4页，共149页，编辑于2022年，星期一 LONWORKSLONWORKS技术的主要内容包括：技术的主要内容包括：神经元芯片神经元芯片NURON CHIPNURON CHIPLONWORKSLONWORKS节点节点 LONWORKSLONWORKS通信协议通信协议 LONWORKSLONWORKS开发和管理工具开发和管理工具 第5页，共149页
3、，编辑于2022年，星期一一、一、LONWORKSLONWORKS节点节点 LonWorksLonWorks设备由设备由LonWorksLonWorks节点（节点（LonWorks NodeLonWorks Node，简，简称节点称节点NodeNode）和现场设备两大部分构成。）和现场设备两大部分构成。现场设备是指控制系统中的传感器或执行器。现场设备是指控制系统中的传感器或执行器。节点则上接节点则上接LonWorksLonWorks网络下接传感器或执行器是组成网络下接传感器或执行器是组成LonWorksLonWorks网络的最基本的控制单元。网络的最基本的控制单元。典型的节点控制器主要由三部分
4、组成。典型的节点控制器主要由三部分组成。神经元芯片（神经元芯片（Neuron chipNeuron chip）一个或多个传感器或执行器及相应的外围电路一个或多个传感器或执行器及相应的外围电路与通信媒体相连接的发送与通信媒体相连接的发送/接收器（简称收发器）接收器（简称收发器）第6页，共149页，编辑于2022年，星期一典型的节点结构框图如下图所示：典型的节点结构框图如下图所示：传感器或执行器输入/输出电路晶振及电源电路神 经 元 芯 片（Neuron chip）LonWorks发送接收器EEPROM/ROMRAMLonWorks总线节点节点第7页，共149页，编辑于2022年，星期一二、路由器
5、二、路由器1 1、路由器的作用、路由器的作用路由器是连接两个信道，并控制两个信道间数据包传送路由器是连接两个信道，并控制两个信道间数据包传送的器件。的器件。路由器可以用于控制网络交通并将其他区域的交通进行路由器可以用于控制网络交通并将其他区域的交通进行网络分段，网络分段，从而增加信息通量、网络容量及网络速度。从而增加信息通量、网络容量及网络速度。LonManagerLonManager系列网络工具可以根据网络拓补自动配置路系列网络工具可以根据网络拓补自动配置路由器，这使得网络安装者更容易安装路由器，而且对节点由器，这使得网络安装者更容易安装路由器，而且对节点透明。透明。第8页，共149页，编辑
6、于2022年，星期一2 2、LONLON网络中常用的路由器网络中常用的路由器 LONLON网络中常用的路由器有两种：网络中常用的路由器有两种：RTR-10 RUTERRTR-10 RUTER可用于连接任意两个可用于连接任意两个LONLON网络信道，支持双绞线、电力网络信道，支持双绞线、电力线、光纤、无线通信介质。线、光纤、无线通信介质。LON POINT ROUTERLON POINT ROUTER支持支持78Kbps78Kbps及及1.25Mbps1.25Mbps双绞线。双绞线。支持支持10Kbps10Kbps双绞线（自由拓扑）。双绞线（自由拓扑）。第9页，共149页，编辑于2022年，星期
7、一 三、三、LONLON总线的特点总线的特点 第10页，共149页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 神经元芯片（神经元芯片（NURON CHIPNURON CHIP）31503150、31203120简介简介 神经元芯片是节点的核心，目前神经元芯片主要有神经元芯片是节点的核心，目前神经元芯片主要有Neuron 3120Neuron 3120芯片和芯片和Neuron 3150Neuron 3150芯片两种芯片两种，供应商有美，供应商有美国国MOTOROLAMOTOROLA公司和日本公司和日本TOSHIBATOSHIBA公司。公司。31203120与与31503150型芯型芯片的区别是：片的
8、区别是：31203120内部有内部有1K1K的的RAMRAM，10K10K的的ROMROM和和512512字节字节的的EEPROMEEPROM；31503150内部有内部有2K2K的的RAMRAM，512512字节的字节的EEPROMEEPROM，并，并设有外接存储器的接口，可寻址设有外接存储器的接口，可寻址64K64K的地址空间；的地址空间；31203120没有外接存储器的接口，没有外接存储器的接口，它适用于应用程序小于它适用于应用程序小于2K2K和比和比较简单的应用场合。较简单的应用场合。31503150适用于比较复杂的应用场合，适用于比较复杂的应用场合，应用程序可大于应用程序可大于2K2
9、K。第11页，共149页，编辑于2022年，星期一一、一、神经元芯片神经元芯片NURON CHIP3150NURON CHIP3150、31203120的内部结构的内部结构 1 1、内部结构框图、内部结构框图 以以Neuron 3150Neuron 3150芯片为例，其内部结构框图如下：芯片为例，其内部结构框图如下：第12页，共149页，编辑于2022年，星期一第13页，共149页，编辑于2022年，星期一2 2、组成及功能、组成及功能（1 1）CPUCPU 神经元芯片内部有三个八位的微处理器：神经元芯片内部有三个八位的微处理器：MAC processorMAC processor（介质访问（
10、介质访问CPUCPU）NETWORK processorNETWORK processor（网络（网络CPUCPU）APPLICATION processorAPPLICATION processor（应用（应用CPUCPU）其中，前两个处理器管理通信，后一个留给用户开发应用其中，前两个处理器管理通信，后一个留给用户开发应用程序。程序。第14页，共149页，编辑于2022年，星期一MAC processorMAC processor（介质访问（介质访问CPUCPU）处理处理LonTalkLonTalk协议的第一和第二层，包括驱动通信子系统协议的第一和第二层，包括驱动通信子系统硬件和执行冲突避免
11、算法。硬件和执行冲突避免算法。NETWORK processorNETWORK processor（网络（网络CPUCPU）实现实现LonTalkLonTalk协议的第三层到第六层。它进行网络变量的协议的第三层到第六层。它进行网络变量的处理、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件计时器、处理、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件计时器、网络管理、函数路径选择等。控制网络通信口，物理地址网络管理、函数路径选择等。控制网络通信口，物理地址发送和接收数据包。发送和接收数据包。APPLICATION processorAPPLICATION processor（应用（应用CPUCPU）执行由用户编写的代
12、码及用户的代码所调用的操作系统服执行由用户编写的代码及用户的代码所调用的操作系统服务。务。神经元芯片的用户编程语言为神经元芯片的用户编程语言为 Neuron CNeuron C。应用处理器和应用处理器和LonTalkLonTalk协议的第协议的第6 6层、第层、第7 7层一起去执行应用程序。层一起去执行应用程序。第15页，共149页，编辑于2022年，星期一3 3个个CPUCPU间的信息交换间的信息交换CPUCPU间通过对共享间通过对共享RAMRAM的访问完成信息交换的访问完成信息交换示意图如下示意图如下 第16页，共149页，编辑于2022年，星期一 3 3个个CPUCPU间的协调工作过程间
13、的协调工作过程 第17页，共149页，编辑于2022年，星期一 （2 2）寄存器）寄存器 3 3个个CPUCPU共用共用ALUALU及存储器，但有各自的寄存器组。及存储器，但有各自的寄存器组。第18页，共149页，编辑于2022年，星期一 （3 3）指令系统）指令系统神经元芯片有自己的指令系统，所有神经元芯片有自己的指令系统，所有Neuron CNeuron C语言语言的程序的程序由Neuron C 编译器翻译成汇编形式。如神经元芯片如神经元芯片CPUCPU控制类指令控制类指令第19页，共149页，编辑于2022年，星期一 （4 4）存储器的配置）存储器的配置RAMRAM区：区：3150315
14、0有有2K2K字节的字节的RAMRAM 3120 3120有有1K1K字节的字节的RAMRAM应用：系统、用户数据区，应用：系统、用户数据区，栈区栈区。神经元芯片上的栈区及基页存储区：神经元芯片上的栈区及基页存储区：第20页，共149页，编辑于2022年，星期一 每个每个CPUCPU有自己的基页存储区，由各自的有自己的基页存储区，由各自的BPBP寄寄存器指明其在存器指明其在RAMRAM区的位置。区的位置。ALUALU的一个操作数来自栈顶，由的一个操作数来自栈顶，由TOSTOS寄存器指明其寄存器指明其位置。位置。ROMROM区：区：31503150内有内有512512字节的字节的EEPROMEE
15、PROM，并有外接存，并有外接存 储器的接口，可寻址储器的接口，可寻址64K64K的地址空间。的地址空间。31203120内有内有 10K10K的的ROMROM，512512字节的字节的EEPROMEEPROM；存储器的配置及功能（以存储器的配置及功能（以31503150为例）为例）31503150芯片存储空间分配及用途如下芯片存储空间分配及用途如下：第21页，共149页，编辑于2022年，星期一 512512字节片内字节片内EEPROMEEPROM 网络配置信息和地址信息网络配置信息和地址信息 芯片的芯片的4848位位IDID序号序号 用户程序代码和数据用户程序代码和数据2K2K字节片内字节
16、片内RAMRAM 堆栈段，应用数据和系统数据堆栈段，应用数据和系统数据 LON LON协议的网络缓冲区和应用缓冲区协议的网络缓冲区和应用缓冲区16K16K字节片外存储区字节片外存储区 LONWORKSLONWORKS操操作作系系统统，包包括括系系统统固固件件和和支支持持编编程程应应用用的的可可执执行代码行代码42K42K字节片外存储区字节片外存储区 用户应用程序代码用户应用程序代码 应用数据应用数据 网络缓冲区和应用缓冲区网络缓冲区和应用缓冲区第22页，共149页，编辑于2022年，星期一 神经元芯片的存储器逻辑空间只有一个神经元芯片的存储器逻辑空间只有一个即即31503150处理器如果外扩展
17、处理器如果外扩展64K64K存储器后，存储器后，只可以只可以对其中的对其中的58K58K寻址，其余的寻址，其余的6K6K地址空间映射到内部存储器。地址空间映射到内部存储器。31203120与与31503150的存储器配置比较的存储器配置比较 第23页，共149页，编辑于2022年，星期一 1KI/O内存映象2.5K保留512字节EEPROM1KRAMUnavailable10KROMNeuron芯片固件1KI/O内存映象2.5K保留512字节EEPROM42K外部扩展ROM用户应用程序2KRAM16K外部扩展ROMNeuron芯片固件31203150第24页，共149页，编辑于2022年，星期
18、一（5 5）I/OI/O模块与定时器模块与定时器 1111条双向条双向I/OI/O口线口线直接直接I/OI/O对象对象 第25页，共149页，编辑于2022年，星期一并行并行I/OI/O对象对象 第26页，共149页，编辑于2022年，星期一定时器定时器两个两个1616位定时位定时/计数器计数器结构：结构：第27页，共149页，编辑于2022年，星期一 （6 6）网络通信接口）网络通信接口对外引线有对外引线有CP0CP0、CP1CP1、CP2CP2、CP3CP3、CP4CP4五个管脚组五个管脚组成。成。有三种工作模式：单端模式、双端差分模式和特有三种工作模式：单端模式、双端差分模式和特殊目的模
19、式。殊目的模式。第28页，共149页，编辑于2022年，星期一 单端模式：单端模式：端口配置结构图端口配置结构图 第29页，共149页，编辑于2022年，星期一 第30页，共149页，编辑于2022年，星期一 传输数据格式传输数据格式 第31页，共149页，编辑于2022年，星期一其中其中preamblepreamble的作用是的作用是同步其它节点有接收时钟同步其它节点有接收时钟其时间长度至少为其时间长度至少为6 6位位的时间的时间（用户可选择）（用户可选择）PreamblePreamble由一系列曼彻斯特码由一系列曼彻斯特码“1”1”组成组成byte-sync bitbyte-sync bi
20、t起始位，起始位，1 1位，曼彻斯特码位，曼彻斯特码“0”0”code violationcode violation数据位结束，停止传输数据位结束，停止传输2.52.5位的时间位的时间Beta 1 and Beta 2 数据包之间加入数据包之间加入Beta 1 and Beta 2 时间槽。时间槽。作用：收发器的要求作用：收发器的要求 各节点间同步的要求各节点间同步的要求第32页，共149页，编辑于2022年，星期一双端差分模式双端差分模式端口配置结构图端口配置结构图第33页，共149页，编辑于2022年，星期一传输数据格式传输数据格式 第34页，共149页，编辑于2022年，星期一特殊目的
21、模式特殊目的模式端口配置结构图：与单端模式类似。端口配置结构图：与单端模式类似。作用：用于传送、接收非编码数据。作用：用于传送、接收非编码数据。工作过程：传送内部智能发送器在非编码数据工作过程：传送内部智能发送器在非编码数据上插入自己的格式符。上插入自己的格式符。接收内部智能接收器收到后去掉格接收内部智能接收器收到后去掉格式符还原成非编码数据。式符还原成非编码数据。内部智能发送内部智能发送/接收器：有自己的数据缓冲器、控接收器：有自己的数据缓冲器、控制器和握手信号。制器和握手信号。传输数据格式等略（详细资料可向传输数据格式等略（详细资料可向EchelonEchelon索取）索取）第35页，共1
22、49页，编辑于2022年，星期一IDID号号每个神经元芯片都有一个独特的每个神经元芯片都有一个独特的4848位的永久性固位的永久性固化序号，它表示一个芯片的名字，一经产生，终化序号，它表示一个芯片的名字，一经产生，终身不变，这个序号简称身不变，这个序号简称IDID号。神经元芯片的这个号。神经元芯片的这个IDID号为号为LonWorksLonWorks控制网络的安全性提供了一种基控制网络的安全性提供了一种基本保障。本保障。第36页，共149页，编辑于2022年，星期一二、神经元芯片二、神经元芯片NURON CHIP3150NURON CHIP3150、31203120的外部引脚的外部引脚 1 1
23、、网络通信接口部件引脚、网络通信接口部件引脚网络通信接口部件对外有网络通信接口部件对外有CP0CP0、CP1CP1、CP2CP2、CP3CP3、CP4CP4五个引脚。五个引脚。作用：与作用：与LONLON总线的通信。总线的通信。连接：接外部收连接：接外部收/发器发器LONLON总线。总线。第37页，共149页，编辑于2022年，星期一 （1 1）与双绞线相连）与双绞线相连方式：直接驱动方式、方式：直接驱动方式、EIAEIA485485方式、变压器隔离方式方式、变压器隔离方式 直接驱动方式直接驱动方式连接图连接图第38页，共149页，编辑于2022年，星期一数据传输速率：上限数据传输速率：上限1
24、.25Mbps1.25Mbps适用网络拓扑结构：总线型、星型、环形、自由拓扑型。适用网络拓扑结构：总线型、星型、环形、自由拓扑型。最大节点数：最大节点数：64/64/网络段网络段EIAEIA485485方式方式连接图连接图第39页，共149页，编辑于2022年，星期一 第40页，共149页，编辑于2022年，星期一单端模式单端模式数据传输速率：上限数据传输速率：上限5.0Mbps5.0Mbps适用网络拓扑结构：总线型、星型、环形、自由拓扑型。适用网络拓扑结构：总线型、星型、环形、自由拓扑型。最大节点数：最大节点数：64/64/网络段。网络段。第41页，共149页，编辑于2022年，星期一变压器
25、隔离方式变压器隔离方式连接图连接图第42页，共149页，编辑于2022年，星期一双端差分模式双端差分模式数据传输速率：上限数据传输速率：上限1.25Mbps1.25Mbps适用网络拓扑结构：总线型、星型、环形、自由拓扑型。适用网络拓扑结构：总线型、星型、环形、自由拓扑型。最大节点数：最大节点数：64/64/网络段。网络段。EchelonEchelon提供的提供的变压器隔离型收变压器隔离型收/发器发器第43页，共149页，编辑于2022年，星期一（2 2）与其它通信介质的连接（后讲）与其它通信介质的连接（后讲）2 2、时钟信号线、时钟信号线时钟信号线有两条：时钟信号线有两条：CLK1CLK1、C
26、LK2CLK2作用：外部时钟信号的输入端。作用：外部时钟信号的输入端。神经元芯片的定时：将外部时钟信号除以神经元芯片的定时：将外部时钟信号除以2 2后作为后作为系统时钟信号。系统时钟信号。连接：可采用外部时钟或外部晶振的方式。连接：可采用外部时钟或外部晶振的方式。外部时钟信号范围：外部时钟信号范围：40MHz40MHz、20MHZ20MHZ、10MHz10MHz、5MHz 2.5MHz5MHz 2.5MHz、1.25 MHz1.25 MHz、625 kHz625 kHz。第44页，共149页，编辑于2022年，星期一（1 1）与外部晶振的连接）与外部晶振的连接第45页，共149页，编辑于202
27、2年，星期一电阻、电容参数电阻、电容参数第46页，共149页，编辑于2022年，星期一（2 2）与外部时钟的连接（略）与外部时钟的连接（略）3 3、复位信号、复位信号复位信号引脚复位信号引脚RESETRESET双向：双向：输入时用于外部复位信号的引入。输入时用于外部复位信号的引入。输出时用于内部输出时用于内部“看门狗看门狗”定时器溢出或软件复位定时器溢出或软件复位的输出信号。的输出信号。4 4、serviceservice信号引脚信号引脚反映芯片固件的工作状态反映芯片固件的工作状态第47页，共149页，编辑于2022年，星期一5 5、外部扩展地址、数据总线，读写控制线，使能信号线外部扩展地址、
28、数据总线，读写控制线，使能信号线功能：外部扩展64K存储器。外部存储器可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、RAM或它们 的组合。处理器可以对其中的58K寻址，其余的6K地址空间 映射到内部存储器空间。例如：外部扩展扩展32K8的EPROM、32K8的SRAM存储器。第48页，共149页，编辑于2022年，星期一扩展电路如下：第49页，共149页，编辑于2022年，星期一问：EPROM芯片的地址范围是多少？RAM芯片的地址范围是是多少？从RAM芯片的片选端与EPROM芯片的片选端连接可以得出：EPROM芯片的地址范围是0000H-7FFFH。RAM芯片的地址范围是8000H-DFF
29、FH。第50页，共149页，编辑于2022年，星期一6、输入/输出引脚11条输入/输出引脚是可编程的。具有如下的工作方式（1）位输入/输出第51页，共149页，编辑于2022年，星期一（2）字节输入/输出第52页，共149页，编辑于2022年，星期一（3）半字节输入/输出第53页，共149页，编辑于2022年，星期一（4）电平检测要求输入逻辑低电平时间大于200ns（10MHZ）第54页，共149页，编辑于2022年，星期一（5）主/从A模式用途：用于两个神经元芯片间的数据传递第55页，共149页，编辑于2022年，星期一（6）从B模式用途：用于神经元芯片（从）与其它CPU（主）间的数 据传递
30、。第56页，共149页，编辑于2022年，星期一（7）移位寄存器第57页，共149页，编辑于2022年，星期一（8）串行输入/输出IO8串行输入线IO10串行输出线第58页，共149页，编辑于2022年，星期一数据格式：输入第59页，共149页，编辑于2022年，星期一输出第60页，共149页，编辑于2022年，星期一第三节 LON总线的传输介质及收发器一、双绞线、电源线、光纤及无线射频介质 Lontalk协议支持的介质包括双绞线（Twisted Pair）、电力线（Power line）、无线（Radio Frequency）、红外线（Infrared）、同轴电缆（Coaxial Cable
31、）和光纤（Fiber Optics）。第61页，共149页，编辑于2022年，星期一1、双绞线 双绞线是LON总线中最常用的传输介质 （1）双绞线的结构 由两条相互绝缘的铜线组成，典型直径为1毫米。防止其电磁感应在邻近线对中产生干扰信号，两根线绞接在一起 现行双绞线电缆中一般包含4个双绞线对。（2）双绞线的分类 双绞线分为屏蔽(shielded)双绞线STP和非屏蔽(Unshielded)双绞线UTP 双绞线根据性能又可分为 第62页，共149页，编辑于2022年，星期一1类双绞线：传输速率12 Mbps，用于语音 2类双绞线：传输速率12 Mbps，用于语音 3类双绞线：传输速率16 Mbp
32、s，用于10BaseT及4Mbps Token Ring；4类双绞线：传输速率20Mbps，用于10BaseT及16Mbps Token Ring；5类双绞线：传输速率100 Mbps，用于100BaseTX。6类、7类双绞线：分别可工作于200MHz和600MHz的频率带宽之上。目前常用的为5类非屏蔽双绞线，其频率带宽为100MHz，第63页，共149页，编辑于2022年，星期一 （3）双绞线在LON总线中的应用 双绞线在LON总线中支持多种网络拓扑结构。直接通信距离可以达到2700M（78K Bps）。传输速率78K Bps和1.25Mbps两种。（4）主要的信道类型 TP/FT-10 T
33、P/FT-10 自由拓扑型信道自由拓扑型信道 TP/XF-78 TP/XF-78 总线拓扑型信道总线拓扑型信道 TP/XF-1250 TP/XF-1250 总线拓扑型信道总线拓扑型信道 TPTPRS485RS485信道信道 TPTPRS485RS485信道信道第64页，共149页，编辑于2022年，星期一 注：RS-232RS-232、RS-422RS-422与与RS-485RS-485标准简介标准简介 1 1、RS-232RS-232、RS-422RS-422与与RS-485RS-485的由来：的由来：RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准。最初都是由电子工业协会（EI
34、A）制订并发布的。RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业 标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。它对RS-232通信距离短、速率低的缺点加以改进。1983年在RS-422基础上，EIA制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。第65页，共149页，编辑
35、于2022年，星期一 2 2、RS-232RS-232串行接口标准串行接口标准 RS-232RS-232是是PCPC机机与与通通信信工工业业中中应应用用最最广广泛泛的的一一种种串串行行接接口口。RS-232RS-232被被定定义义为为一一种种在在低低速速率率串串行行通通讯讯中中增增加加通通讯讯距距离离的的单单端标准。端标准。RS-232RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。RS-232RS-232串行接口信号定义串行接口信号定义第66页，共149页，编辑于2022年，星期一 3 3、RS-422RS-422与与RS-485RS-485串行接口标准串
36、行接口标准 平衡传输平衡传输 数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，第67页，共149页，编辑于2022年，星期一 发发送送驱驱动动器器A A、B B之之间间的的正正电电平平在在+2+2+6V+6V，是是一一个个逻逻辑辑状状态态，负负电电平平在在-2-2-6V-6V，是是另另一一个个逻逻辑辑状状态态。另另有有一一个个信信号号地地C C，在在RS-RS-485485中中还还有有一一“使使能能”端端，而而在在RS-422RS-422中中这这是是可可用用可可不不用用的的。“使使能能”端端是是用用于于控控制制发发送送驱驱动动器器与与传传输输线线
37、的的切切断断与与连连接接。当当“使使能能”端端起起作作用用时时，发发送送驱驱动动器器处处于于高高阻阻状状态态，称称作作“第第三三态态”，即即它是有别于逻辑它是有别于逻辑“1”“1”与与“0”“0”的第三态。的第三态。接收器接收器也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线也作与发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将将AAAA与与BBBB对应相连，当在收端对应相连，当在收端ABAB之间有大于之间有大于+200mV+200mV的电平时，的电平时，输出正逻辑电平，小于输出正逻辑电平，小于-200mV-200mV时，输出负逻辑电平。接收器时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在接收
38、平衡线上的电平范围通常在200mV200mV至至6V6V之间。之间。如图所示如图所示 第68页，共149页，编辑于2022年，星期一 第69页，共149页，编辑于2022年，星期一2、电源线LonWorks技术支持电力线载波传输技术即EIA 709.2-A-2000EIA 709.2-A-2000标准标准 频带范围：频带范围：100kHz to 450kHz100kHz to 450kHz（10KBit/s10KBit/s）125kHz to 140kHz125kHz to 140kHz（5KBit/s5KBit/s）9kHz to 90kHz 9kHz to 90kHz（2KBit/s2KB
39、it/s）传输距离：与电网品质相关传输距离：与电网品质相关第70页，共149页，编辑于2022年，星期一3、光纤（光导纤维）光导纤维是软而细的、利用内部全反射原理来传导光束的传输介质。光纤为圆柱状，由3个同心部分组成纤芯、包层和护套（1）光纤的分类：单模和多模纤芯的直径分为62.5m与50m两种。（2）特点：光纤可提供极宽的频带且功率损耗小传输距离长传输率高(可达数千Mbps)抗干扰性强(不会受到电子监听)接口复杂，成本高光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。第71页，共149页，编辑于2022年，星期一4、无线射频第72页，共149页，编辑于2022年，星期一二、二、收发器收发器
40、1 1、收发器的作用、收发器的作用2 2、收发器种类、收发器种类（1 1）、）、EIA-485收发器收发器第73页，共149页，编辑于2022年，星期一 电路原理图第74页，共149页，编辑于2022年，星期一（2）变压器隔离型收发器收发器Echelon提供的产品第75页，共149页，编辑于2022年，星期一第76页，共149页，编辑于2022年，星期一第77页，共149页，编辑于2022年，星期一第78页，共149页，编辑于2022年，星期一第79页，共149页，编辑于2022年，星期一第80页，共149页，编辑于2022年，星期一（3 3）支持自由拓扑网络结构的收发器）支持自由拓扑网络结构
41、的收发器Echelons FTT10A收发器收发器与神经元芯片的连接与神经元芯片的连接第81页，共149页，编辑于2022年，星期一传输介质：双绞线传输介质：双绞线传输速率：传输速率：78Kbps78Kbps（4 4）总线供电型收发器）总线供电型收发器LPT-10 Link Power LPT-10 Link Power Transceiver Transceiver 特点特点:节点工作电源由总线提供节点工作电源由总线提供 与神经元芯片的连接电路与神经元芯片的连接电路第82页，共149页，编辑于2022年，星期一第83页，共149页，编辑于2022年，星期一（5 5）电力线型收发器）电力线型收
42、发器PLT-22 Powerline PLT-22 Powerline Transceiver Transceiver 与神经元芯片的连接与神经元芯片的连接第84页，共149页，编辑于2022年，星期一（6 6）组合型收发器）组合型收发器FT3120FT3120和和FT3150FT3150 统一封装，支持自由拓扑结构统一封装，支持自由拓扑结构第85页，共149页，编辑于2022年，星期一 主要收发器及功能表主要收发器及功能表第86页，共149页，编辑于2022年，星期一 收发器与网络拓扑结构的联系收发器与网络拓扑结构的联系也称为菊花链也称为菊花链第87页，共149页，编辑于2022年，星期一
43、第四节第四节 LONWORKS LONWORKS通信协议通信协议一、一、概述概述 LonTalkLonTalk协协议议遵遵循循由由国国际际标标准准化化组组织织（ISOISO）定定义义的的开开放放系系统互连（统互连（OSIOSI）模型。）模型。LonTalk LonTalk协议成为协议成为EIA 709.1 StandardEIA 709.1 Standard第88页，共149页，编辑于2022年，星期一OSI层目的提供的服务7应用层应用服务标准网络变量类型6表示层数据解释网络变量发送5会话层远程操作请求一问答认证网络管理4传输层端到端的可靠性确认和非确认单一广播和多路发送认证排序；重复检测3网
44、络层目的寻址寻址路由选择2链路层媒体访问和数据包数据包、数据编码；CRC差错检测预测CSMA冲突避免；选择优先级和冲突检测1物理层电子设备内部连接特定媒体接口和调试方式 二、二、LonTalk LonTalk七层协议七层协议第89页，共149页，编辑于2022年，星期一 三、三、LonTalk LonTalk协议主要内容协议主要内容 1 1、LonTalkLonTalk协议支持的介质包括双绞线（协议支持的介质包括双绞线（Twisted Twisted Pair Pair）、电力线（）、电力线（Power linePower line）、无线（）、无线（Radio Radio Frequency
45、 Frequency）、红外线（）、红外线（InfraredInfrared）、同轴电缆）、同轴电缆 （Coaxial CableCoaxial Cable）和光纤（）和光纤（Fiber OpticsFiber Optics）多）多 种通讯介质。种通讯介质。2 2、LonTalkLonTalk协议支持多信道（协议支持多信道（ChannelChannel）结构。）结构。信道是数据包的物理传输介质。信道是数据包的物理传输介质。LonworksLonworks网络网络 由由 一个或多个信道组成。不同的信道通过路由一个或多个信道组成。不同的信道通过路由 器（器（RouterRouter）相互连接）相互
46、连接 第90页，共149页，编辑于2022年，星期一 3 3、LonTalk LonTalk协议的寻址方式和地址分配协议的寻址方式和地址分配(1)(1)作用作用 LonTalk LonTalk地址唯一地确定了地址唯一地确定了LonTalkLonTalk数据包的源节点和目的节点数据包的源节点和目的节点 路由器也使用这些地址来选择如何在两个信道间传输数据包。路由器也使用这些地址来选择如何在两个信道间传输数据包。(2)(2)寻址方式寻址方式 LonTalkLonTalk协协 议议 使使 用用 域域（DomainDomain）、子子 网网（SubnetSubnet）、节节 点点 地地 址址（Node
47、Node AddressAddress）的分层式逻辑寻址方式。）的分层式逻辑寻址方式。域域：第第一一级级地地址址。它它是是分分布布在在一一个个或或多多个个信信道道上上的的一一系系列列节节点点的的集集合合。一一个个域域构构成成了了一一个个实实际际的的网网。一一个个域域中中最最多多可可以以有有3232，385385个个节节点点（255255个子网个子网127127个节点个节点/子网）子网）。子子网网：子子网网是是指指域域中中一一系系列列节节点点的的集集合合。一一个个子子网网最最多多可可包包含含127127个个节节点点，每每个个域域最最多多可可包包含含255255个个子子网网。每每个个子子网网中中的
48、的所所有有节节点点必必须须在在同同一一个信道上，或者由桥连接的两个信道上。子网不能包含路由器。个信道上，或者由桥连接的两个信道上。子网不能包含路由器。组组：组组和和子子网网一一样样，它它也也是是同同一一个个域域中中一一系系列列节节点点的的集集合合。但但与与子子网网不不同同的的是是它它不不考考虑虑节节点点之之间间是是否否是是物物理理连连接接的的。（组组是是逻逻辑辑地地址址）一一个个节节点点最多可以同属最多可以同属1515个组。个组。第91页，共149页，编辑于2022年，星期一节节点点地地址址是是指指每每个个节节点点在在子子网网内内被被赋赋予予的的一一个个七七位位的的节节点点号号。所所以以每每个
49、个子子网网最最多多可可以以有有127127个个节节点点。这这样样，在在一一个个域域中中最最多多可以有可以有3232，385385个节点（个节点（255255个子网个子网127127个节点个节点/子网）。子网）。LonTalkLonTalk协议各种地址间的关系可用如下示意图表示协议各种地址间的关系可用如下示意图表示第92页，共149页，编辑于2022年，星期一其中：其中：Router:Router:selectively forwards packets between two channels of same or different physical media.(e.g.RS485 to
50、FTT10A).Repeater:Repeater:forwards all packets between two channel of same phy.media.(e.g.RS485 to RS485,FTT10A to FTT10A).Gateway:Gateway:connects one channel in the 1st domain to another channel in the 2nd domain.Bridge:Bridge:forwards all packets between two channels of same or different physical