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1、华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系现场总线LonWorks技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系本讲内容提要本讲内容提要1LonWorks技术概述技术概述2神经元芯片硬件结构神经元芯片硬件结构（1）Neuron芯片内部结构及管脚配置芯片内部结构及管脚配置（2）主要性能特点）主要性能特点（3）存储器）存储器（4）附加功能附加功能3控制网络组成控制网络组成华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系LonWork
2、s技术概述技术概述（1）是通用测控总线网是通用测控总线网（2 2）同时应用在）同时应用在SensorBus、DeviceBus、FieldBus等任何一层总线中。等任何一层总线中。（3 3）ISO的的OSI七层协议上实现。七层协议上实现。（4 4）神经元芯片神经元芯片（Neuron)Neuron)和和LonTalk协协议是议是LonWorks技术的核心技术的核心。（5 5）LONLON网中可有网中可有3 33000030000个节点或更多。个节点或更多。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系SensorBusDeviceBusFieldBus逻辑控制逻辑控制过程控制过程控制控制类型控制类型设
3、备类型设备类型简单设备简单设备bit中级设备中级设备Byte复杂设备复杂设备Frame华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系三个层次的现场总线示例三个层次的现场总线示例Sesor bus(Bit-Sesor bus(Bit-level)level)Device bus (Byte-Device bus (Byte-level)level)Field bus(Block-Field bus(Block-level)level)CACAIEC/SP50SeriplexDeviceetFieldbus FoudationASIProfibus DPProfibus PALonWorksLonWor
4、ksLonWorksFIPIOWorldFIPSDSIterbus S华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系典型LonWorks节点基本组成传感器和传感器和控制设备控制设备收发器I/O口网络网络通信通信端口端口Neuron芯片电源网网络络晶振华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系LonTalk协议协议智能控制器（节点）智能控制器（节点）传感器传感器执行器执行器显示显示操作接口操作接口节点节点LONLON网采用分布式控制技术网采用分布式控制技术华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系开放式控制网络开放式控制网络华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系1 1 LonWorksLonWorks技
5、术概述技术概述1.1 Neuron1.1 Neuron芯片芯片（1 1）EchelonEchelon公司设计了公司设计了NeuronNeuron芯片。芯片。（2 2）NeuronNeuron芯片其实是一种嵌入式系统。芯片其实是一种嵌入式系统。（3 3）NeuronNeuron芯片魄力：完整性芯片魄力：完整性（内置通讯（内置通讯 协议与处理器）协议与处理器）（4 4）提供最初的）提供最初的6 6个协议层，只有应用层的个协议层，只有应用层的 编程和配置需要给定，简化了开发。编程和配置需要给定，简化了开发。（5 5）CypressCypress、MotorolaMotorola、ToshibaTos
6、hiba都生产都生产Neruon芯片，价格很低。芯片，价格很低。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系1.2 LonTalk1.2 LonTalk协议协议LonTalk协议遵循协议遵循ISO定义定义 (OSI)模型，并提供了模型，并提供了OSI所定义的全部所定义的全部7 7层层服务。它的特点：服务。它的特点：(1)(1)支持双绞线、电力线、无线、红外线、同轴电缆和支持双绞线、电力线、无线、红外线、同轴电缆和光纤在内的光纤在内的多种传输介质多种传输介质。（2 2）可以运行在任何主处理器可以运行在任何主处理器(HostProcessor)上上 （3 3）LonTalk协议使用协议使用网络变量网络
7、变量与其它节点通信。网络与其它节点通信。网络变量可以是任何单个数据项也可以是结构体。变量可以是任何单个数据项也可以是结构体。（4）LonTalk协议支持总线型、星型、自由拓朴等协议支持总线型、星型、自由拓朴等多种多种拓朴结构拓朴结构类型类型。（5）LonTalk寻址体系（寻址体系（分级分级：域、子网、节点）：域、子网、节点）华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系OSI层层目的目的提供的服务提供的服务7应用层应用兼容性LonMark对象，配置特性标准网络变量类型，文件传输6表示层数据翻译网络变量，应用消息，外来帧传输5会话层远程操作请求响应，鉴别，网络管理，网络接口4传输层端端的可靠传输应答消
8、息，非应答消息，双重检查，通用排序3网络层传输分组点对点寻址，多点之间广播式寻址，路由消息2链路层LLC子层帧结构帧结构，数据解码，CRC错误检查MAC子层介质访问P-坚持CSMA，冲突避免，优先级，冲突检测1物理层电气连接介质，电气接口。与介质有关的接口和调制方案（双绞线、电力线、无线射频、同轴电缆、红外线、光缆等）华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系LonTalk寻址体系域域子网子网1子网子网255.节点节点1节点节点2.节点节点127节点节点1节点节点2.节点节点127三层：三层：域、子网、节点域、子网、节点华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系网络地址可以有网络地址可以有3层结构
9、：层结构：域（域（Domain）、子网（）、子网（Subnet）和节点（）和节点（Node）第第1 1层结构是域。域是一个或多个信道上节点的逻辑集合，通层结构是域。域是一个或多个信道上节点的逻辑集合，通信只能在配置为相同域的节点之间进行，因此一个域便形成一个虚信只能在配置为相同域的节点之间进行，因此一个域便形成一个虚拟网络。拟网络。第第2层结构是子网。每一个域最多有层结构是子网。每一个域最多有255个子网。一个子网是一个子网。一个子网是一个域内节点的逻辑集合。一个子网最多可以包括个域内节点的逻辑集合。一个子网最多可以包括127个节点。个节点。第第3层结构是节点。子网内每一个节点被赋予一个在该子
10、网内层结构是节点。子网内每一个节点被赋予一个在该子网内惟一的节点号。该节点号为惟一的节点号。该节点号为7位，因此，一个域内最多可有：位，因此，一个域内最多可有：255127=32385个节点。个节点。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系1.3 LonWorks1.3 LonWorks产品产品（1 1）收发器）收发器 每一个网络设备都有一个收发器。收每一个网络设备都有一个收发器。收发器在一个发器在一个LonWorks设备与设备与LonWorks网络网络之间提供了一个物理通讯之间提供了一个物理通讯接口接口。不同通信媒。不同通信媒介之间用路由器相连。介之间用路由器相连。华东理工大学自动化系华东理
11、工大学自动化系收发器类型收发器类型收发器类型收发器类型数据速率数据速率EIA-232型39kbps自由或总线拓扑的双绞线型78kbps带变压器的双绞线型78kbps带变压器的双绞线型1.25Mbps电力线型2kbps电力线型5kbps电力线型10kbps射频型300MHz1.2kbps射频型300MHz4.8kbps射频型300MHz9.6kbps红外型78kbps光纤型1.25Mbps同轴电缆型1.25kbps华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系（2 2）LonWorksLonWorks设备组成设备组成 华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系（3 3）路由器）路由器 LonWorksL
12、onWorks是唯一支持多种是唯一支持多种传输传输介介质质的系的系统统，它允，它允许许开开发发者者选择选择那些最能那些最能满满足他足他们们的要的要求的求的传输传输介介质质和通和通讯讯方法。（方法。（介介质转换质转换）路由器是一个特殊的节点，由两个路由器是一个特殊的节点，由两个NeuronNeuron芯片组成，用来连接不同通讯媒介的芯片组成，用来连接不同通讯媒介的LONLON网络。网络。路由器能路由器能够够控制网控制网络络流量，增加网流量，增加网络络的吞吐量的吞吐量和网和网络络速度速度。（。（交通控制交通控制）华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系（4 4）开发工具）开发工具 LonBuild
13、erLonBuilder和和NodeBuilderNodeBuilder用于开发用于开发基于基于NeuronNeuron芯片的应用。具有高度可配置芯片的应用。具有高度可配置性，是开发和调试应用程序、安装和配置性，是开发和调试应用程序、安装和配置节点以及分析网络通讯的集成工具。开发节点以及分析网络通讯的集成工具。开发工具通常包括一个可以在多个设备上开发工具通常包括一个可以在多个设备上开发及调试程序的环境，一个安装和配置这些及调试程序的环境，一个安装和配置这些设备的网络管理器，以及一个协议分析器设备的网络管理器，以及一个协议分析器用来检查网络流量以保证有足够的网络容用来检查网络流量以保证有足够的网
14、络容量，同时也包括检查错误。量，同时也包括检查错误。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系（5 5）网络）网络接口、接口、WEBWEB服务器服务器（1 1）独立的）独立的PCPC机：机：PCLTA-20 PC LonTalkPCLTA-20 PC LonTalk适配器，是适配器，是一个封装在标准的一个封装在标准的PCPC机机 PCI PCI适配卡上的网络接口设适配卡上的网络接口设备。通过它可以使用网络工具，如备。通过它可以使用网络工具，如LonMakerLonMaker工具。工具。（2 2）笔记本电脑：）笔记本电脑：PCC 10 PCPCC 10 PC卡卡提供了一个简洁的提供了一个简洁的PC
15、MCIA PCPCMCIA PC卡式的网络接口卡式的网络接口（3 3）EchelonEchelon公司的公司的SLTA-10SLTA-10系列系列LonTalkLonTalk适配器适配器可与可与一个调制解调器相连以实现拨号上网。一个调制解调器相连以实现拨号上网。（4 4）i.LONi.LONTMTM 1000IP 1000IP服务器支持同服务器支持同InternetInternet、IntranetIntranet，或，或VPNVPN的远程连接。的远程连接。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系用Web浏览器访Lon网LON收发器收发器LON网Http服务器服务器IPWeb服务器服务器i.L
16、on100Echelon公公司司通通过过与与CiscoSystems公公司司、Microsoft公公司司和和SunMicrosystems公公司司等等合合作作，开开发发出出i.Lon100。它它既既是是路路由由器器，又又是是符符合合工工业业标标准准的的Web网网络络服服务务器器。i.Lon100将将LonWorks收收发发的的数数据据进进行行IP数数据据包包处处理理后后，利利用用IP网网络络传传输输。通通过过i.Lon100，可可更更方方便便地地将将LonWorks和和Internet连连接接起起来来，使使用用户户能能够够在在Internet上上 访访 问问 到到LonWorks控控制制网网上
17、上的的设设备备。由由于于Echelon公公司司推推出出了了i.Lon100，使使得得LonWorks现现场场总总线线技技术术的的应应用用领领域域也也越越来来越越广广。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系提供提供LonWorks信道与信道与IP信道的连接，信道的连接，实现远程组网配置，远程监控。实现远程组网配置，远程监控。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系（6）网络工具）网络工具网络工具用于设计、安装、配置、诊断、维网络工具用于设计、安装、配置、诊断、维护以及监控护以及监控LON网。网。LON节点的寻址、构造、连节点的寻址、构造、连接的建立可在安装阶段完成。这是由固化在接的建立可在安装
18、阶段完成。这是由固化在Neuron芯片里的网络管理服务的集合来支持的。芯片里的网络管理服务的集合来支持的。全部或部分的网络安装可能在生产的最初就开始全部或部分的网络安装可能在生产的最初就开始了，也有可能要在现场进行。无论安装工作是在了，也有可能要在现场进行。无论安装工作是在生产的开始还是在现场，系统都需要修改错误节生产的开始还是在现场，系统都需要修改错误节点或重构网络。点或重构网络。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2 神经元芯片硬件结构2.1 Neuron2.1 Neuron芯片内部结构及管脚配置芯片内部结构及管脚配置Neuron芯片在一个芯片上集成了芯片在一个芯片上集成了多个处理器多
19、个处理器，并有并有RAM、ROM、通讯和输入输出设备、通讯和输入输出设备。在只读。在只读存储器里储存了存储器里储存了操作系统、操作系统、LonTalk协议以及输入协议以及输入输出工作方式库输出工作方式库。这一芯片对于从。这一芯片对于从LonWorks网络网络上下载的应用程序和配置数据来说是一个不可变的上下载的应用程序和配置数据来说是一个不可变的存储器。存储器。每一个每一个Neuron芯片都被赋予了一个独一无二芯片都被赋予了一个独一无二的的48位代码，称作位代码，称作NeuronID。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.1.1 Neuron2.1.
20、1 Neuron芯片内部结构芯片内部结构Neuron芯片包括芯片包括3个个8位的位的CPU。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系CPU-1:是媒体访问是媒体访问CPU，主要处理，主要处理LonTalk7层协议栈中第一和第二层。包括驱动通信子系层协议栈中第一和第二层。包括驱动通信子系统硬件以及执行统硬件以及执行MAC算法。算法。CPU-1和和CPU-2通通过共享内存中网络缓冲区通信。过共享内存中网络缓冲区通信。CPU-2:网络处理网络处理CPU，实现，实现LonTalk协议栈的协议栈的3-6层。处理网络变量、寻址、事务处理、权限层。处理网络变量、寻址、事务处理、权限认证、背景诊断、软件定时器
21、和网络管理。认证、背景诊断、软件定时器和网络管理。CPU-2用网络缓冲区和用网络缓冲区和CPU-1通信，通信，CPU-2用用应用缓冲区和应用缓冲区和CPU3通信。通信。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系CPU-3:是应用是应用CPU。它运行用户编写的代码和。它运行用户编写的代码和应用代码调用的操作系统命令。编程语言是应用代码调用的操作系统命令。编程语言是NeuronC。（1）每个）每个CPU有各自的寄存器设置，但它们可共有各自的寄存器设置，但它们可共享数据、享数据、ALU的地址以及存储区访问电路。的地址以及存储区访问电路。（2）三个）三个CPU的最小周期分别间隔一个系统周的最小周期分别间
22、隔一个系统周期，以便在每个最小周期，各个期，以便在每个最小周期，各个CPU可以访问可以访问存储器和存储器和ALU各一次。各一次。（3）系统对三个）系统对三个CPU采用了管道技术，在不影采用了管道技术，在不影响性能的情况下，大大减少了硬件的需求。三响性能的情况下，大大减少了硬件的需求。三个个CPU可并行工作，而不会造成耗时的中断和可并行工作，而不会造成耗时的中断和上下文交换。上下文交换。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.1.2 2.1.2 管脚配置管脚配置Neuron芯片家族中的成员是芯片家族中的成员是Neuron3120和和3150芯片。芯片。31203120芯片中包括芯片中包括E
23、E2 2PROMPROM、ROMROM、RAMRAM存储器，存储器，31503150中中无内部无内部ROMROM，但拥有访问，但拥有访问外部存储器的接口，寻址空间可达外部存储器的接口，寻址空间可达64KB64KB，可，可用于开发更为复杂的应用系统。用于开发更为复杂的应用系统。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系 3120 3120芯片引脚芯片引脚华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系3150芯片引脚芯片引脚华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系Neuron芯片比较芯片比较华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系芯片引脚芯片引脚华东理工大学自动化系
24、华东理工大学自动化系芯片引脚芯片引脚华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系（1）高度集成，所需外部器件较少）高度集成，所需外部器件较少（2）三个）三个8位位CPU,输入时钟范围输入时钟范围:625kHz10MHz（3）11条条可编程可编程I/O引脚（有引脚（有34种种工作方式）工作方式）（4）两个）两个16位的位的定时器定时器/计数器计数器、15个个软定时器软定时器（5）网络通信端口）网络通信端口:工作方式单端、差分和专用工作方式单端、差分和专用（6）固件包括：）固件包括：LonTalk协议、协议、I/O驱动程序、事件驱动驱动程序、事件驱动多任务调度程序多任务调度程序（7）服务引脚：用于远程
25、识别和诊断）服务引脚：用于远程识别和诊断（8）每个）每个Neuron芯片有唯一的芯片有唯一的48位的内部位的内部ID号。号。（9）内置低压保护以加强对片内）内置低压保护以加强对片内E2PROM的保护。的保护。（10）通讯速率：）通讯速率：610b/s-1.25Mb/s2.2 2.2 主要性能特点主要性能特点华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.3 2.3 存储器存储器2.3.1E2PROM内部内部E2PROM包括：包括：（1）网络配置和地址信息网络配置和地址信息（2）独一无二的）独一无二的48位位NeuronID（3）用户写的应用代码和大部分的只读数据用户写的应用代码和大部分的只读数据3
26、120其内部其内部E2PROM也存由也存由LonBuilder或或NodeBuilder开发工具产生的应用程序。开发工具产生的应用程序。3150应用代码可写在应用代码可写在片内片内E2PORM中或中或片外片外扩展存储器扩展存储器中，或两者兼而有之。中，或两者兼而有之。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系E2PROM包含固定数量的系统开销，用来存放包含固定数量的系统开销，用来存放网络映象（配置信息）、用户代码和用户数据。网络映象（配置信息）、用户代码和用户数据。E2PROM华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.3.2RAM3120和和3120E1包含包含1K片内片内RAM，3150和和
27、3120E2包含包含2K片内片内RAM。RAM用来存储：用来存储：（1）堆栈、应用和系统数据）堆栈、应用和系统数据（2）LonTalk协议的网络和应用缓冲区协议的网络和应用缓冲区即使在睡眠模式下，即使在睡眠模式下，RAM的状态保持着。的状态保持着。当节点复位时，当节点复位时，RAM中的数据将被清除。中的数据将被清除。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.3.3ROM所有所有3120 xx芯片都包括芯片都包括10K字节字节的的ROM。ROM用来存储用来存储Neuron芯芯片固件，包括：片固件，包括：（1）LonTalk协议代码协议代码（2）事件驱动和任务调度）事件驱动和任务调度（3）应用函
28、数库）应用函数库华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.3.4ExternalMemory3150片内不包括任何片内不包括任何ROM，允许外扩允许外扩58K的外接存储器。外接存储器用来存储：的外接存储器。外接存储器用来存储：(1)应用程序和数据（最多应用程序和数据（最多42K）(2)Neuron芯片固件以及保留空间（芯片固件以及保留空间（16K）应用程序和数据可用的应用程序和数据可用的42K的存储空间也包的存储空间也包括附加的网络缓冲区和应用缓冲区。外接的存储括附加的网络缓冲区和应用缓冲区。外接的存储空间可由空间可由RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存或闪存组成，以组成
29、，以256字节递增。存储映字节递增。存储映像图如图：像图如图：华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系Neuron芯片内部存储器配置芯片内部存储器配置华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系3150外接存储器31503150芯片的外接存储器总线有芯片的外接存储器总线有8 8条条双向数双向数据据线，线，1616条条地址线地址线以及以及2 2条由条由NeuronNeuron芯片芯片驱动的驱动的控制输出线控制输出线。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系 时钟使能（时钟使能（E E）以系统时钟速率运行，是）以系统时钟速率运行，是输入时钟速率的一半。当数据在输入时钟速率的一半。当数据在NeuronN
30、euron芯片芯片与外接存储器之间传输时，时钟使能始终为与外接存储器之间传输时，时钟使能始终为低。三个低。三个CPUCPU中的任何一个都可以在指令周中的任何一个都可以在指令周期的合适阶段访问所有的存储器（无论是片期的合适阶段访问所有的存储器（无论是片内的还是片外的）。因为三个内的还是片外的）。因为三个CPUCPU的指令周的指令周期互相偏离一个系统周期，所以在一个时刻期互相偏离一个系统周期，所以在一个时刻只有一个只有一个CPUCPU可以使用存储器总线。可以使用存储器总线。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系Neuron 3150 Neuron 3150 与与EPROM EPROM 的连接的连
31、接华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.4 附加功能2.4.1服务引脚（服务引脚（Service PinService Pin）服务引脚用于配置、安装和维护服务引脚用于配置、安装和维护LonWorks节节点。服务引脚既可作点。服务引脚既可作输入输入也可作也可作输出输出。作输出时。作输出时,服务引脚通过一个低电平，来点亮一个外接的服务引脚通过一个低电平，来点亮一个外接的LED。当节点没有有效的应用代码或芯片已坏。当节点没有有效的应用代码或芯片已坏时，时，LED保持为亮。当节点还没有被配置网络保持为亮。当节点还没有被配置网络地址信息时，地址信息时，LED以以0.5Hz的速率闪烁。作输入的速率
32、闪烁。作输入时，当给服务引脚输入低电平时，将引起时，当给服务引脚输入低电平时，将引起Neuron芯片在网上发送一个芯片在网上发送一个包含包含48位位NeuronID的网络管理消息。的网络管理消息。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系服务引脚电路服务引脚电路华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系节点状态状态代码服务管脚电路LED非应用或未配置3亮未配置（有应用）2闪烁已配置，硬件脱机6关闭已配置4关闭华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.4.2 2.4.2 睡眠睡眠/唤醒电路唤醒电路Neuron芯片在软件控制下，可以进入低电压睡眠模芯片在软件控制下，可以进入低电压睡眠模式。在这种模式
33、下，晶振、系统时钟、通信端口和所有式。在这种模式下，晶振、系统时钟、通信端口和所有的定时器的定时器/计数器都被关闭，但仍然保持着所有的状态信计数器都被关闭，但仍然保持着所有的状态信息（包括息（包括Neuron芯片片内芯片片内RAM中的内容）。当一个输中的内容）。当一个输入跳变发生在下列任何一个管脚上时，正常的操作恢复入跳变发生在下列任何一个管脚上时，正常的操作恢复 服务引脚（不可屏蔽的）服务引脚（不可屏蔽的）I/O引脚（可屏蔽的）引脚（可屏蔽的）通信端口通信端口（可屏蔽的）（可屏蔽的）单端模式单端模式-CP0差分模式差分模式-CP0或或CP1专用模式专用模式-CP3华东理工大学自动化系华东理工
34、大学自动化系在睡眠期间，在睡眠期间，E引脚保持为高（非使引脚保持为高（非使能）使存储器操作无效。地址总线被置为能）使存储器操作无效。地址总线被置为高（高（0 xFFFF），关闭所有外部设备。数），关闭所有外部设备。数据总线处在输出状态。据总线处在输出状态。当检测到唤醒事件，当检测到唤醒事件，Neuron芯片将允芯片将允许振荡器起振并等待进入稳定状态，完成许振荡器起振并等待进入稳定状态，完成内部维护后恢复操作。内部维护后恢复操作。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.4.3 2.4.3 看门狗定时器看门狗定时器Neuron芯片为防止软件错误或存储器芯片为防止软件错误或存储器出错，包含三个看
35、门狗定时器（每个出错，包含三个看门狗定时器（每个CPU一个）如果应用或系统软件没有周期的刷一个）如果应用或系统软件没有周期的刷新这些定时器，整个新这些定时器，整个Neuron芯片将自动复芯片将自动复位。在输入时钟速率为位。在输入时钟速率为10MHz时，看门狗时，看门狗的复位周期大约是的复位周期大约是0.84秒，与输入时钟速率秒，与输入时钟速率成反比。当成反比。当Neuron芯片进入睡眠模式时，芯片进入睡眠模式时，看门狗定时器挂起。看门狗定时器挂起。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.4.4 2.4.4 复位复位复位引脚是复位引脚是漏极开路漏极开路、双向双向且且低有效低有效的的I/O引脚
36、，内部有一个电流源充当上拉电阻。使复位引脚，内部有一个电流源充当上拉电阻。使复位引脚有效的方法有两种：引脚有效的方法有两种：（1）外部信号驱动产生低电平输入）外部信号驱动产生低电平输入（2）内部控制产生低电平输出）内部控制产生低电平输出引起复位引脚复位的内部控制有以下几种：引起复位引脚复位的内部控制有以下几种：（1）软件）软件（2）看门狗定时器时间溢出）看门狗定时器时间溢出（3）低电压检测）低电压检测华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系复位引脚在下列条件扮演着极其重要的角色复位引脚在下列条件扮演着极其重要的角色（1）Vdd加电加电（2）Vdd电源抖动电源抖动（3）程序恢复（由于地址或数据出
37、错造成程序恢复（由于地址或数据出错造成应用程序无法正常进行，就要使用外部复应用程序无法正常进行，就要使用外部复位来恢复程序，也可等看门狗时间溢出，位来恢复程序，也可等看门狗时间溢出，从而引起软件复位）；从而引起软件复位）；（4）Vdd掉电（确保正常关机）掉电（确保正常关机）华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.4.5 2.4.5 时钟系统时钟系统Neuron芯片有一个振荡器使用外接晶振或陶芯片有一个振荡器使用外接晶振或陶瓷谐振器来产生输入时钟。在低功耗时，瓷谐振器来产生输入时钟。在低功耗时，Neuron芯片的输入时钟频率范围可以从芯片的输入时钟频率范围可以从625kHz到到10MHz。有
38、效的输入时钟频率是。有效的输入时钟频率是10MHz、5MHz、2.5MHz、1.25MHz和和625kHz。外部产生的时钟。外部产生的时钟也可用来驱动也可用来驱动Neuron芯片上的芯片上的CMOS输入引脚输入引脚CLK1，此时，此时CLK2悬空。输入时钟频率的精确悬空。输入时钟频率的精确性在性在1.5%1.5%或更好以确保各节点在网络上正常通或更好以确保各节点在网络上正常通信。信。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系 Neuron芯片以芯片以2的幂实现输入时钟的的幂实现输入时钟的分频，从而获得芯片的系统时钟。系统时分频，从而获得芯片的系统时钟。系统时钟再钟再4分频，为应用分频，为应用I/
39、O、网络通信端口和、网络通信端口和CPU看门狗定时器提供服务。看门狗定时器提供服务。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.5 2.5 编程模式编程模式 2.5.1 2.5.1 定时器定时器对于对于NeuronC应用程序来说，可以使用应用程序来说，可以使用两种类型的软件定时器：秒定时器和毫秒定时两种类型的软件定时器：秒定时器和毫秒定时器。毫秒定时器提供一个计时范围为器。毫秒定时器提供一个计时范围为1到到64000（0.001到到64秒）毫秒的定时器。秒定秒）毫秒的定时器。秒定时器提供一个计时范围为时器提供一个计时范围为1到到65535秒的定时器。秒的定时器。对于计时范围为对于计时范围为64
40、秒或少于秒或少于64秒的精确定时，秒的精确定时，使用毫秒定时器。使用毫秒定时器。在一个应用程序里，最多可在一个应用程序里，最多可以定义以定义15个定时器对象。这些软件定时器和个定时器对象。这些软件定时器和Neuron芯片上两个硬件定时器芯片上两个硬件定时器/计数器无关，计数器无关，而且是而且是独立于独立于Neuron芯片的输入时钟速率的。芯片的输入时钟速率的。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.5.22.5.2 网络变量网络变量 节点使用网络变量或显示报文与其它节点进行通讯。节点使用网络变量或显示报文与其它节点进行通讯。应用程序可以声明一种特殊类型的应用程序可以声明一种特殊类型的静态对
41、象静态对象，被称，被称为网络变量，它可以定义为输入或输出类型。一个为网络变量，它可以定义为输入或输出类型。一个节点上输出网络变量的更新，将引起其它节点上与节点上输出网络变量的更新，将引起其它节点上与这个网络变量连接的输入网络变量的值自动更新。这个网络变量连接的输入网络变量的值自动更新。网络管理工具可用连接器网络管理工具可用连接器(binding）来将不同节点来将不同节点上的网络变量连接在一起。上的网络变量连接在一起。LonBuilder开发工作台、开发工作台、LonMaker安装工具、安装工具、NSS-10网络服务器服务模块网络服务器服务模块以及以及LonMangerAPI接口都包括这样的连接
42、器。连接口都包括这样的连接器。连接是通过发送包含所要连接的节点的地址信息的网接是通过发送包含所要连接的节点的地址信息的网络管理信息来实现的络管理信息来实现的。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系节点节点1节点节点2LON网networkoutputintyewei1;networkinputintyewei2;yewei1=10;yewei2=10;网络变量通信示意图网络变量通信示意图华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.5.3 2.5.3 显式报文显式报文节点可以通过网络变量或通过显式报文与其它节节点可以通过网络变量或通过显式报文与其它节点通信。对大多数应用来说，网络变量可以实现点
43、通信。对大多数应用来说，网络变量可以实现最小的和最简单的应用，而且所占用的代码空间最小的和最简单的应用，而且所占用的代码空间也是最少的。而对某些应用来说，有超过也是最少的。而对某些应用来说，有超过31个字个字节的数据需要发送，不适合使用网络变量模式，节的数据需要发送，不适合使用网络变量模式，需要使用请求需要使用请求/响应服务，可以使用显式报文。响应服务，可以使用显式报文。应用程序可以构造消息标签来传递消息到其他节应用程序可以构造消息标签来传递消息到其他节点或组节点，每个消息可以包含最多达点或组节点，每个消息可以包含最多达228字节字节数据。消息也可以通过子网数据。消息也可以通过子网/节点、组、
44、广播、节点、组、广播、NeuronID地址地址被显示被显示地传递到其它节点。消息地传递到其它节点。消息可以采用下列四种服务之一发送：确认服务、无可以采用下列四种服务之一发送：确认服务、无确认服务、重发服务和请求确认服务、重发服务和请求/响应服务。响应服务。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系chip-hosted：运行在一个节点上的运行在一个节点上的Neuron芯片，可以实现所芯片，可以实现所有的应用和通信处理，其用有的应用和通信处理，其用NeruonC编程。编程。host-based：用用Neuron芯片作为通信处理器，而另一个处理芯片作为通信处理器，而另一个处理器作为主处理器处理应用，
45、称为基于主机的节点。器作为主处理器处理应用，称为基于主机的节点。用主处理器的芯片的开发编程语言编程。主机可用主处理器的芯片的开发编程语言编程。主机可以是一个微控制器、微处理器、以是一个微控制器、微处理器、pc机、工作站或机、工作站或任何其他的计算机。主机通过任何其他的计算机。主机通过Lonworks接口和接口和Lonworks网通讯。网通讯。Lonworks实现实现LonTalk协协议的议的1-5层，将层，将6和和7层应用处理交由主处理器处层应用处理交由主处理器处理。理。2.6两种节点类型两种节点类型华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系I/O设备设备Neuron芯片芯片收发器收发器I/O设
46、备设备主处理器主处理器Neuron芯片芯片收发器收发器通信端口通信端口I/O端口LON网LON网基于基于Neuron芯片的节点芯片的节点基于主机（单片机、基于主机（单片机、PC机）的节点机）的节点华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系2.7 Neuron 2.7 Neuron 芯片数据结构芯片数据结构 NeuronNeuron芯片上的软件，分为三个主要部分：芯片上的软件，分为三个主要部分：系统映系统映像像、应用映、应用映像像和网络映和网络映像像。（）系统映像（）系统映像包括包括LonTalk协议、协议、NeuronC运行时库和任运行时库和任务调度。务调
47、度。3120中，这部分软件在片内中，这部分软件在片内10KB的的ROM中。中。3150芯片中，这部分软件在外部芯片中，这部分软件在外部ROM或闪存中。对或闪存中。对3150，这部分软件作为，这部分软件作为LonBuilder和和NodeBuilder软件的一部分被提供。使用软件的一部分被提供。使用NodeBuilder软件，用户可以产生包含系统映像软件，用户可以产生包含系统映像的的Intel十六进制或十六进制或MotorolaS-record文件以便文件以便于于EPROM或闪存设备可以编程。或闪存设备可以编程。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系（）（）应用映应用映像像 包括由包括由Neu
48、ron CNeuron C编译应用程序产生的编译应用程序产生的目标代码目标代码以及以及应用应用程序指定的有关参数程序指定的有关参数。这些参数可以通过网络管理工具。这些参数可以通过网络管理工具查询。包括：查询。包括：编程编程 ID ID 字符串字符串 可选择的自识别和自编数据可选择的自识别和自编数据 地址表记录数地址表记录数 域表记录数域表记录数 网络缓冲区的大小和数量网络缓冲区的大小和数量 应用缓冲区的大小和数量应用缓冲区的大小和数量 接收事务记录的数量接收事务记录的数量 目标目标Neuron Neuron 芯片的输入时钟速率芯片的输入时钟速率 收发器的类型和比特速率收发器的类型和比特速率 华
49、东理工大学自动化系华东理工大学自动化系在在3150芯片中，应用映像通常是编程写入到芯片中，应用映像通常是编程写入到外部外部ROM或通过网络下载到外部或通过网络下载到外部E2PROM或闪或闪存中。在存中。在3120芯片中，应用映像是下载到片内芯片中，应用映像是下载到片内E2PROM中。中。LonBuilder和和NodeBuilder支持创支持创建应用映像。建应用映像。应用映像的数据结构包括：应用映像的数据结构包括：（1 1）一个固定只读结构，它的大小是独立于节点）一个固定只读结构，它的大小是独立于节点上的应用的上的应用的。（2 2）一个网络变量固定表，节点定义的每一个网）一个网络变量固定表，节
50、点定义的每一个网络变量占一条记录络变量占一条记录（3）可选的自识别和自编信息，描述节点和它的可选的自识别和自编信息，描述节点和它的网络变量网络变量。华东理工大学自动化系华东理工大学自动化系（）网络映像像包括包括Lonworks节点的地址分配信息、网络节点的地址分配信息、网络变量和消息标签的连接信息、在安装时设变量和消息标签的连接信息、在安装时设置的置的LonTalk协议参数、应用程序的配置变协议参数、应用程序的配置变量。当安装节点时通常由网络管理工具负量。当安装节点时通常由网络管理工具负责将网络映像下载到片内的责将网络映像下载到片内的E2PROM中。中。对于简单的网络，一个节点可以更新自己对于