海思iGate系列LonWorks網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品獨(dú)創(chuàng)的LonWorks網(wǎng)絡(luò)變量自綁定技術(shù)，已經(jīng)成為LonWorks技術(shù)行業(yè)的經(jīng)典，受到了國際、國內(nèi)同行業(yè)的矚目與垂涎。海思強(qiáng)大的技術(shù)給行業(yè)應(yīng)用帶來了前所未有的體驗(yàn)。眾所周知，LonWorks網(wǎng)關(guān)是一類通信協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備，大家可以理解為翻譯器，就是把LonWorks總線所采用的LonTalk協(xié)議轉(zhuǎn)換為其它現(xiàn)場總線通信協(xié)議（如485總線Modbus RTU協(xié)議）。LonTalk協(xié)議是一種面向?qū)ο蟮?、開放的通信協(xié)議，以LonWorks網(wǎng)絡(luò)變量形式在LON總線上進(jìn)行傳輸。LonWorks節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間的通信是通信節(jié)點(diǎn)間LonWorks網(wǎng)絡(luò)變量相互綁定來實(shí)現(xiàn)的，需要采購LonWorks系統(tǒng)集成工具（如LonMaker軟件）來完成。
LonWorks(Local Operating Networks,局部操作網(wǎng)絡(luò))總線是由美國Echelon公司推出的一種先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)。由于LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)的開放性、高速性和互操作性,它已廣泛用于工業(yè)、樓宇、家庭、辦公設(shè)備、交通運(yùn)輸、能源等自動(dòng)化領(lǐng)域。在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，存在著大量的第三方設(shè)備，這些設(shè)備采用的是其它現(xiàn)場總線，如RS232、RSA85、CAN、BACnet等，其中，EIA RS-232-C/RS-485通信網(wǎng)絡(luò)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及。許多設(shè)備大都只提供RS-232或RS-485/422接口,不能直接接入LonWorks網(wǎng)絡(luò)。因此,需要將現(xiàn)場LON網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上的信息轉(zhuǎn)換為RS-232-C/RS-485標(biāo)準(zhǔn)的信號,或?qū)S-232-C/RS-485標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換為包含LonTalk協(xié)議的數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)傳輸,同時(shí)也為上位PC機(jī)、底層工作站提供轉(zhuǎn)換接口。本文介紹的是市場上常見的一種LonWorks協(xié)議轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方法，是為LonWorks智能節(jié)點(diǎn)與EIA RS-232-C/RS-485標(biāo)準(zhǔn)的串行I/O設(shè)備進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)與上位PC機(jī)或其它RS-232-C/RS-485控制設(shè)備之間的可靠的數(shù)據(jù)傳遞。為海思新員工及行業(yè)讀者提供一種設(shè)計(jì)思路，所謂它山之石可以攻玉，作為一種技術(shù)引導(dǎo)，希望對大家有所助益。
1、LonWorks總線節(jié)點(diǎn)硬件組成
智能節(jié)點(diǎn)以Neuron神經(jīng)元芯片為核心,其硬件電路還包括收發(fā)器、EEPROM、雙口RAM、譯碼電路和service電路等。以神經(jīng)元芯片構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)接口,由它通過LonTalk協(xié)議與網(wǎng)上的其它智能節(jié)點(diǎn)通信,并通過雙口RAM的訪問實(shí)現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。節(jié)點(diǎn)中用雙口RAM充當(dāng)不同網(wǎng)絡(luò)通信過程中現(xiàn)場信息的接收、發(fā)送緩沖區(qū),完成最近發(fā)送到達(dá)的交換數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能,緩解和避免系統(tǒng)緩存緊張和瓶頸的產(chǎn)生。用非易失性存儲(chǔ)器EEPROM存放LonTalk網(wǎng)絡(luò)協(xié)議固件、多任務(wù)調(diào)度程序、網(wǎng)絡(luò)適配器通信管理程序以及網(wǎng)絡(luò)配置信息等。
2、LonWorks總線節(jié)點(diǎn)基本架構(gòu)
以Neuron 3150神經(jīng)元芯片主構(gòu)成的LonWorks現(xiàn)場總線一側(cè),其基本功能是實(shí)現(xiàn)LON網(wǎng)絡(luò)上的智能節(jié)點(diǎn)功能；另一側(cè)是由單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的串行通信接口,其功能是實(shí)現(xiàn)EIA RS-232-C/RS-485標(biāo)準(zhǔn)的串行通信.在這兩部分間采用了雙口RAM CY7C130芯片作為數(shù)據(jù)共享區(qū)。CY7C130通信接口電路的左端口與Neuron 3150芯片連接,右端口與8051單片機(jī)系統(tǒng)連接。雙口RAM的兩端都有獨(dú)立的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線,兩端都可對雙口RAM的任意單元進(jìn)行操作.只要兩端不同時(shí)對同一地址單元進(jìn)行操作就不會(huì)發(fā)生沖突。BUSY顯示本端口想要存取的地址正在被另一個(gè)端口操作,發(fā)生硬件沖突時(shí),后操作一端的BUSY信號有效。
3、LonWorks總線節(jié)點(diǎn)抗干擾設(shè)計(jì)
LonWorks設(shè)備往往工作在復(fù)雜的電磁環(huán)境中,其自身各部分與周圍其它電子設(shè)備之間,都不可避免地存在各種形式的電磁干擾和靜電放電。為了保證通信的準(zhǔn)確無誤,延長硬件使用壽命,該通信節(jié)點(diǎn)在設(shè)計(jì)上結(jié)合LonWorks電路自身特點(diǎn),采用有關(guān)接地、屏蔽和濾波的適當(dāng)處理,有效減小了電磁干擾的影響。針對收發(fā)器FTT-10A,設(shè)計(jì)抗干擾電路時(shí),應(yīng)主要圍繞印刷電路板上星形地結(jié)構(gòu)和火花隙的設(shè)計(jì)。對于靜電放電(ESD),在印刷電路板(PCB)設(shè)計(jì)中,采用火花放電隙,能夠削弱到達(dá)收發(fā)器和后續(xù)緩沖器電路的ESD能量,使用箝位二極管,能大大增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)承受來自網(wǎng)絡(luò)連接端的ESD能力。對于電磁干擾,應(yīng)盡量保證強(qiáng)噪聲源(如DC/DC變換器、時(shí)鐘電路等)遠(yuǎn)離收發(fā)器FTT-10A。
4、LonWorks總線軟件
在LON網(wǎng)程序設(shè)計(jì)中使用Neuron C語言。Neuron C是一種基于ANSI C且?guī)в芯W(wǎng)絡(luò)通信和高級硬件設(shè)備接口擴(kuò)展語句的高級語言。它增加了對I/O、事件處理、消息傳遞和分散數(shù)據(jù)目標(biāo)的支持,擴(kuò)充了包括軟件定時(shí)器、網(wǎng)絡(luò)變量、顯示消息、一個(gè)多任務(wù)調(diào)度程序以及其它各具特點(diǎn)的函數(shù)等。采用Neuron C語言開發(fā)的應(yīng)用程序,可直接在Lonbuilder神經(jīng)元仿真器上進(jìn)行調(diào)試,因此應(yīng)用程序的開發(fā)可獨(dú)立于硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行。
海思iGate系列LonWorks智能網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)變量自綁定功能，極大地解放了系統(tǒng)調(diào)試人員，無需用戶采購昂貴的LonWorks集成工具，無需調(diào)試人員復(fù)雜的工程現(xiàn)場LonWorks網(wǎng)絡(luò)變量綁定工作，給用戶帶來了系統(tǒng)建設(shè)成本的降低與系統(tǒng)調(diào)試的輕松愉悅。
