LonWorks-USB互聯適配器的設計開發

摘要：LonWorks技術的核心是神經元芯片，介紹了神經元芯片的一種I/O應用模式——并行口I／O模式，并介紹了基于此I／O模式設計開發的LonWorks協議與USB標準的互聯適配器。

    關鍵詞：LonWorks 神經元芯片 并行口I/O模式 EZ-USB

ＬｏｎＷｏｒｋｓ技術是美國Ｅｃｈｅｌｏｎ公司于上世紀９０年代初推出的一種現場總線技術。ＬＯＮ（Ｌｏｃａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ）的意思為局部操作網絡，它是用于開發監控網絡系統的一個完整的技術平臺，ＬｏｎＷｏｒｋｓ現場總線在網絡通訊方面具有突出的優點，作為現場總線中的佼佼者在國內各個領域的測控系統中廣泛流行。

通用串行總線（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ，即ＵＳＢ）是一種快速、靈活的總線接口。與其它通信接口相比，ＵＳＢ總線接口最大的特點是易于使用，這主要表現在成本低、適用于多種設備、支持熱插拔等方面，并且所有的配置過程都由系統自動完成，無需用戶干預。目前，市場上供應的ＵＳＢ控制器主要有兩種：帶ＵＳＢ接口的單片機（ＭＣＵ）和純粹的ＵＳＢ接口芯片。本文采用Ｃｙｐｒｅｓｓ公司推出的帶智能ＵＳＢ接口的ＥＺ－ＵＳＢ單片機。該單片機極大地降低了ＵＳＢ外設的開發難度，為ＰＣ機外設的制造商提供了一個性能優良、價格較低的設計方案。采用ＵＳＢ接口設計開發的ＬＯＮ網互聯適配器很好地解決了傳統適配器由于ＲＳ－２３２與ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ互聯而造成的速度上的瓶頸。

１ 系統框圖及工作原理

１．１系統框圖

系統框圖如圖１所示。

互聯適配器是ＬＯＮ網與ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ的接口，在通信過程中起著關鍵的作用，它既完成了ＬＯＮ網與ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ的互聯，又實現了數據的交換。互聯適配器作為ＬＯＮ網的一個特殊的網絡節點——通信處理器，能按照ＬｏｎＴａｌｋ協議與ＬｏｎＷｏｒｋｓ總線上所有分布在現場的智能節點進行對等的數據通信，起到上傳下達的橋梁作用。當現場的測控設備有數據送到ＬｏｎＷｏｒｋｓ網絡上時，互聯適配器負責把所有發送給它的信息接收下來，將測控設備發送來的ＬｏｎＴａｌｋ顯式報文重新打包裝幀，向ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ發送。同時，它將從ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ接收來的已解析的數據按ＬｏｎＷｏｒｋｓ現場總線通信協議構造ＬｏｎＴａｌｋ顯式報文，發送給ＬｏｎＷｏｒｋｓ網上的測控設備。

相對ＵＳＢ系統而言，ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ是ＵＳＢ主機，互聯適配器只是ＵＳＢ外部設備。在整個ＵＳＢ系統中只有一個主控制器，即主機（ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ），主機是總線控制者，ＵＳＢ設備響應主機請求。系統軟件設計部分也是針對主機和外部設備這兩部分展開的。

１．２ 工作原理

互聯適配器中采用Ｎｅｕｒｏｎ芯片預定義的并口Ｉ／Ｏ應用模式實現雙ＣＰＵ的通信，并行口的速率可達３．３Ｍｂｐｓ，實現了高數據速率。

并行Ｉ／Ｏ應用模式下利用Ｎｅｕｒｏｎ芯片的１１個Ｉ／Ｏ口進行通信，其中，ＩＯ０～ＩＯ７為雙向數據線，ＩＯ８～ＩＯ１０為控制信號線，借助令牌傳遞／握手協議，并行Ｉ／Ｏ口可用來外接處理器，實現Ｎｅｕｒｏｎ芯片與外接各類微處理器之間的雙向數據通信，在這里采用ＥＺ－ＵＳＢ單片機與Ｎｅｕｒｏｎ芯片互連。主機ＰＣ／Ｌａ

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