海思iGate系列LonWorks網(wǎng)關產(chǎn)品獨創(chuàng)的LonWorks網(wǎng)絡變量自綁定技術，已經(jīng)成為LonWorks技術行業(yè)的經(jīng)典，受到了國際、國內(nèi)同行業(yè)的矚目與垂涎。海思強大的技術給行業(yè)應用帶來了前所未有的體驗。眾所周知，LonWorks網(wǎng)關是一類通信協(xié)議轉換設備，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)議是一種面向對象的、開放的通信協(xié)議，以LonWorks網(wǎng)絡變量形式在LON總線上進行傳輸。LonWorks節(jié)點設備之間的通信是通信節(jié)點間LonWorks網(wǎng)絡變量相互綁定來實現(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)總線是由美國Echelon公司推出的一種先進的現(xiàn)場總線技術。由于LonWorks控制網(wǎng)絡的開放性、高速性和互操作性,它已廣泛用于工業(yè)、樓宇、家庭、辦公設備、交通運輸、能源等自動化領域。在這些應用領域中，存在著大量的第三方設備，這些設備采用的是其它現(xiàn)場總線，如RS232、RSA85、CAN、BACnet等，其中，EIA RS-232-C/RS-485通信網(wǎng)絡在控制系統(tǒng)中應用最為普及。許多設備大都只提供RS-232或RS-485/422接口,不能直接接入LonWorks網(wǎng)絡。因此,需要將現(xiàn)場LON網(wǎng)絡介質上的信息轉換為RS-232-C/RS-485標準的信號,或將RS-232-C/RS-485標準信號轉換為包含LonTalk協(xié)議的數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)不同網(wǎng)絡間的數(shù)據(jù)傳輸,同時也為上位PC機、底層工作站提供轉換接口。本文介紹的是市場上常見的一種LonWorks協(xié)議轉換器的設計方法，是為LonWorks智能節(jié)點與EIA RS-232-C/RS-485標準的串行I/O設備進行通信,實現(xiàn)現(xiàn)場節(jié)點與上位PC機或其它RS-232-C/RS-485控制設備之間的可靠的數(shù)據(jù)傳遞。為海思新員工及行業(yè)讀者提供一種設計思路，所謂它山之石可以攻玉，作為一種技術引導，希望對大家有所助益。
1、LonWorks總線節(jié)點硬件組成
智能節(jié)點以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)元芯片構成網(wǎng)絡接口,由它通過LonTalk協(xié)議與網(wǎng)上的其它智能節(jié)點通信,并通過雙口RAM的訪問實現(xiàn)與其它網(wǎng)絡系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。節(jié)點中用雙口RAM充當不同網(wǎng)絡通信過程中現(xiàn)場信息的接收、發(fā)送緩沖區(qū),完成最近發(fā)送到達的交換數(shù)據(jù)的存儲轉發(fā)功能,緩解和避免系統(tǒng)緩存緊張和瓶頸的產(chǎn)生。用非易失性存儲器EEPROM存放LonTalk網(wǎng)絡協(xié)議固件、多任務調(diào)度程序、網(wǎng)絡適配器通信管理程序以及網(wǎng)絡配置信息等。
2、LonWorks總線節(jié)點基本架構
以Neuron 3150神經(jīng)元芯片主構成的LonWorks現(xiàn)場總線一側,其基本功能是實現(xiàn)LON網(wǎng)絡上的智能節(jié)點功能；另一側是由單片機系統(tǒng)構成的串行通信接口,其功能是實現(xiàn)EIA RS-232-C/RS-485標準的串行通信.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單片機系統(tǒng)連接。雙口RAM的兩端都有獨立的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線,兩端都可對雙口RAM的任意單元進行操作.只要兩端不同時對同一地址單元進行操作就不會發(fā)生沖突。BUSY顯示本端口想要存取的地址正在被另一個端口操作,發(fā)生硬件沖突時,后操作一端的BUSY信號有效。
3、LonWorks總線節(jié)點抗干擾設計
LonWorks設備往往工作在復雜的電磁環(huán)境中,其自身各部分與周圍其它電子設備之間,都不可避免地存在各種形式的電磁干擾和靜電放電。為了保證通信的準確無誤,延長硬件使用壽命,該通信節(jié)點在設計上結合LonWorks電路自身特點,采用有關接地、屏蔽和濾波的適當處理,有效減小了電磁干擾的影響。針對收發(fā)器FTT-10A,設計抗干擾電路時,應主要圍繞印刷電路板上星形地結構和火花隙的設計。對于靜電放電(ESD),在印刷電路板(PCB)設計中,采用火花放電隙,能夠削弱到達收發(fā)器和后續(xù)緩沖器電路的ESD能量,使用箝位二極管,能大大增強節(jié)點承受來自網(wǎng)絡連接端的ESD能力。對于電磁干擾,應盡量保證強噪聲源(如DC/DC變換器、時鐘電路等)遠離收發(fā)器FTT-10A。
4、LonWorks總線軟件
在LON網(wǎng)程序設計中使用Neuron C語言。Neuron C是一種基于ANSI C且?guī)в芯W(wǎng)絡通信和高級硬件設備接口擴展語句的高級語言。它增加了對I/O、事件處理、消息傳遞和分散數(shù)據(jù)目標的支持,擴充了包括軟件定時器、網(wǎng)絡變量、顯示消息、一個多任務調(diào)度程序以及其它各具特點的函數(shù)等。采用Neuron C語言開發(fā)的應用程序,可直接在Lonbuilder神經(jīng)元仿真器上進行調(diào)試,因此應用程序的開發(fā)可獨立于硬件設計進行。
海思iGate系列LonWorks智能網(wǎng)關產(chǎn)品先進的網(wǎng)絡變量自綁定功能，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)試人員復雜的工程現(xiàn)場LonWorks網(wǎng)絡變量綁定工作，給用戶帶來了系統(tǒng)建設成本的降低與系統(tǒng)調(diào)試的輕松愉悅。
