第8章 LonWorks控制网络2.ppt

LonWorks控制网络 1 神经元芯片中包括一个分频器 通过外部晶振来输入时钟 2 通过软件设置神经元芯片可以进入低电压的睡眠状态 在这种模式中 系统时钟 程序时钟和计数器关闭 但RAM中的信息仍保留 当有以下情形时 芯片会被唤醒 I O管脚输入IO4 IO7 可屏蔽 通信端口 可屏蔽 单端模式CP0 差分模式CP0或CP1 专用模式CP3 8 2 4时钟系统和睡眠唤醒机制 1 该管脚为输入输出复用一根线 输入输出以76Hz的频率和50 的占空比复用 2 输出引脚时LED灯持续保持点亮 说明该节点没有应用代码或芯片已坏 LED灯以1 2Hz频率闪烁表示该节点处于未配置状态 3 输入引脚时输入低电平使神经元芯片传送其48位的NeuronID网络节点信息 8 2 5Service管脚 1 PC程序跑飞或死机时 我们可以手动重启 如果单片机的程序跑飞怎么办 2 神经元芯片为防止软件失效和存储器错误 包含了三个WatchDog定时器 每个CPU上一个 3 当芯片处于睡眠状态时 所有的WatchDog定时器被禁止 4 常用的独立看门狗芯片有MAX813 X25045 DS1232等 8 2 5WatchDog定时器 MAX813看门狗芯片 具有独立的看门狗计时器 如果看门狗输入在1 6秒内无变化 就会产生看门狗输出 具有电压检测功能 掉电或电源电压低于1 25伏时 产生掉电输出 具有自动复位功能 上电时能自动产生200ms的复位脉冲 具有人工复位功能 当人工复位端输入低电平时 产生复位信号输出 MAX813看门狗芯片 WDI 看门狗信号输入端 喂狗信号 每隔不到1 6秒要向该引脚发送一个脉冲用于喂狗 WDO 看门狗信号输出端 正常工作时输出保持高电平 看门狗输出时 该端输出信号由高电平变为低电平 PFI 电源故障输入端 当该端输入电压超过1 25V时 电源故障输出端产生的信号由高电平变为低电平PFO 电源故障输出端 MR 手动复位端 当该端输入低电平保持140ms以上 MAX813就能产生复位信号 RESET 复位输出端 8 3LonTalk协议 8 3 1LonTalk协议的MAC子层 对于常用的CSMA CD 在负载轻的情况下具有较好的性能 但当负载重的情况下 一个数据包在发送时 可能有很多网络节点在等待网络空闲 一旦这个数据包发送完毕 网络空闲 这些等待发送的节点就会马上发送报文 必然产生冲突 冲突产生后 由避让算法使之等待一段时间再发 假如这段时间相同的话 冲突仍会发生 这就大大影响了网络效率 LonTalk协议的MAC子层是CSMA 载波监听多路访问 的一种改进 称为带预测的P 坚持CSMA 改进的地方是 等待发送的每一个节点发送报文前都要随机地插入0 W个时间片 而W会通过预测等待发送报文节点的多少来动态地调整大小 每个节点都有一个对网络积压的估计值BL Back Log 当节点侦测到一个MAC层的协议数据单元时 或自己发送一个MAC层的协议数据单元时 BL值加1 同时每隔一个固定报文周期BL减1 BL值总保持大于等于1 由此动态调整W的大小 带预测的P 坚持CSMA示意图Beta1 空闲时间 Beta2 随机时间片 为了提高某些节点紧急事件的响应时间 LonWorks提供了一个可供选择的优先级机制 由用户为每个需要优先级的节点分配一个特定的优先级时间片 优先级时间片为0 127 0表示不需要等待立即发送 1表示等待一个时间片 等等 优先级带预测的P 坚持CSMA示意图 物理层 支持通信介质上的硬件冲突检测 如果没有冲突检测 则当冲突发生时 只有收到响应或应答超时时才会重发报文 链路子层 提供错误检测能力 但不提供错误恢复能力 即出现CRC校验错误时 帧被丢掉 网络层 提供给用户一个简单的通信接口 定义了如何接收 发送和响应报文 传输层和会话层 LonTalk协议的核心部分 传输层是无连接的 它提供一对一节点 一对多节点的可靠传输 会话层主要提供请求 响应的机制 表示层和应用层 主要提供网络变量 显示报文 网络管理 网络跟踪和外来帧传输等五类服务 8 3 2LonTalk协议的其他各层 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间进行 因此一个域便形成一个虚拟网络 子网 每一个域最多有255个子网 一个子网是一个域内节点的逻辑集合 节点 子网内每一个节点被赋予一个在该子网内唯一的节点号 该节点号为7位 即一个子网最多可以包括127个节点 因此 一个域内最多可有255 127个节点 网络地址分为如右图所示的域 domain 子网 subnet 节点 node 三层结构 8 3 3LonTalk协议的网络地址结构 可以划分为一个域 可以划分为一个域 域的划分示意图 以上的网络地址三层结构共有三种不同的网络节点的编址方式 分别为域 无子网 所有节点均在域中 域 子网 所有节点均在子网中 域 子网 节点 节点可在子网或域中 域 域 子网 域 子网 节点 除了以上三层结构外 节点也可以被分组 组是域中节点的逻辑集合 与子网不同 属于同一组的节点可以分布在一个域中的任何物理位置 所以组的范围可跨越路由器 一个域最多可指定255个组 一个组需应答服务的节点最多有63个 无应答服务的节点个数不限 一个节点最多可分属15个组 因此 网络节点的编址方式又多一种 即域 组 所有节点均在组中 当然我们还可以直接利用神经元芯片的ID进行编址 即域 NeuronID 特殊节点 综上 我们共获得了五种节点的编址方式 网络管理和诊断提供如下四类服务 地址分配 分配所有节点的域号 子网号和节点号 以及组名和组员号等 节点查询 查询节点的工作状态及网络通信的错误统计 包括CRC错误和通信超时等 节点测试 用发送测试命令来对节点进行测试 设定路由器的配置表 8 3 4LonTalk协议的网络管理和诊断 报文提供如下四类服务 端对端的应答服务 在传输层实现 请求 响应方式 在会话层实现 非应答重发方式 在传输层实现 非应答方式 在传输层实现 8 3 5LonTalk协议的报文服务 NeuronC是一种编程语言 它以ANSIC为基础 专门为神经元芯片而设计 同时加入通信 事件调度 分布数据对象和I O功能 是编写神经元芯片程序的最重要的工具 与ANSIC相比 NeuronC具有如下特点 不支持浮点运算和文件I O 拥有定时器 网络变量和显示报文等多种扩展功能 8 4NeuronC语言 8 4 1定时器 在定时器中有两种软件计数器 分别为毫秒计数器和秒计数器 毫秒计数器是一个提供1 64000ms计数范围的计数器 秒计数器是一个提供1 65535s计数范围的计数器 网络变量是在应用程序中被定义的变量 可以是整型 字符型等类型 但不能是指针类型 网络变量可以是任何数据项 温度 开关值 执行器位置等 它们期望从网上其他装置获得输入或期望提供给网上其他装置的输出 一个网络变量即是节点的一个对象 网络节点之间的联系主要是通过网络变量的联系实现 8 4 2网络变量 8 4 3显式报文 在大多数情况下 网络通信中采用网络变量是一个简单 可靠便捷的方法 然而网络变量在个数 长度和发送目的地址等方面使编程者受到限制 因此LonWorks又提供了另一个较复杂的通信方式 显式报文 显式报文是一个结构变量 该结构分为输出显式报文 输入显式报文 响应输出报文和响应输入报文 其中输入显式报文如下 Stru