基于LonWorks的智能网络测控系统设计

1、基于LonWorks的智能网络测控体系方案摘要:本文重要表达了基于lnrks的智能网络测控体系的方案头脑,此中包罗电源电路、143150与at8952的接口、神经元芯片3150的存储器扩展等硬件电路的方案及at8952单片机步伐和neurn芯片的应用步伐两部门的流程图,末了对体系的硬件和软件的抗滋扰性方法作了简朴的先容。关键词:lnrks;智能节点;智能网络测控现场总线操纵体系fs是针对传统的ds体系的不敷之处提出来的,它超过了电子、操纵、仪器仪表、主动化、盘算机和网络等范畴,因此具有必然的学术意义。在浩繁总线中,lnrks现场总线以其完全支持is/si七层协议,支持多种通讯前言,可靠性高,可

2、互操纵,兼容性和机动性好等奇特的长处成为现场总线的主流。本文对基于lnrks的高可靠性、全开放的智能网络举行研究和应用,通过大量的实行,开拓和方案智能测控体系。1lnrks智能节点的方案概述基于神经元芯片的开拓可以分为两种:(1)基于操纵模块的硬件方案要领;(2)基于收发器的硬件方案要领。操纵模块中通常包罗神经元芯片、flash、步伐存储器、收发器以及ra等,用户只需方案本身的应用电路,可收缩产物的开拓周期。而基于收发器的方案要领除了思量应用电路方案,还必需思量神经元芯片与flash存储器以及ra的接口电路。接纳这种要领时,电路板方案加工以及消费工艺要求较高,但可以低落产物本钱,进步装备的市场

3、竞争力。为了学习和以后研究的必要,本文接纳第二种方案方案。lnrks技能是一种操纵网络条理上的技能,故节点的开拓离不开对网络的团体思量,按照操纵计谋的差异,节点的开拓会有所差异,但对付一个操纵网而言,不过乎由传感器、实行器、猎取和传输数据局的网络、实行操纵逻辑的操纵和步伐等构成。而对付构成网络紧张部门的节点而言,所完成的使命无非是猎取和传输数据,并按照所猎取的数据信息来实行相应的操纵逻辑。故此,一个通用节点可由图1表现。下面将讨论lnrks节点的硬件方案和开拓以及lnrks节点的逻辑编程。2lnrks智能节点的硬件电路方案2.1电源电路方案交换电源电压颠末全波整流后,接纳7805芯片酿成节点电

4、路必要的5v的直流电源。方案如图2所示。2.2143150与at8952的接口该节点接纳at8952作为主处置惩罚器,与神经元芯片接成并行i/东西的操纵形式。神经元芯片的并行i/东西容许以最高为3.3bps的速率双向传输数据。并行i/东西的物理接口通过神经元芯片的11个i/引足完成。应用在并行i/状态下的神经元芯片不再能有其他的i/东西来处置惩罚物理接口,神经元芯片固件还可实现令牌通报和握手协议来实现同步和防范总线竞争。为增长方案的机动性,神经元芯片提供几种并行i/东西的操纵形式:主形式,从a形式和从b形式。本节点中神经元芯片与单片机at8952的毗连接纳从a形式,其接口电路如图3所示。由于神

5、经元芯片3150的握手信号hs是集电极开路的,因此必要接上一个10k的上拉电阻。在slavea形式中,神经元芯片3150是在主处置惩罚器的操纵下事情的,对主处置惩罚器来说,神经元芯片3150是含8个数据位和3个操纵位的并行i/装备。单片机的p0口与神经元芯片3150的i0i7相连作为8位数据总线,p1.7与神经元芯片3150的i10相毗连作为握手信号端,p1.5与i8相连作为s信号端。hs信号由神经元芯片3150的内部固件操纵,当hs为高电平常,表现神经元芯片3150正在读写数据、处于忙状态,当hs为低电平常,表现神经元芯片3150数据处置惩罚完毕,可以举行下一次通讯了。在总线上主处置惩罚器和

6、从处置惩罚器之间不竭互换一个假造的写令牌,令牌的拥有者有写数据或通报数据的权利。主处置惩罚器写时,当at8952单片机断定到hs信号为低时,在s信号的落落沿将数据写入数据总线,在s信号的上升沿数据被神经元芯片3150的输入缓冲区截取,同时导致hs端变为高电平,当数据读取竣事时,hs被置低,等候下次通讯。2.3神经元芯片3150的存储器扩展本节点中,体系的固件存储在片外的epr中,地点为0 x00000 x3fffh;应用步伐也存储在片外的epr中,地点为0 x40000 x7fffh;片外ra的地点为0 x80000 xdfffh。地点空间的分派如图4所示。图4是神经元芯片外接32kbepr和

7、24kbra的电路原理图。由于体系固件的存储地点要求从0 x0000h开始,以是32kbepr的地点应方案成0 x0000h0 x7fffh;而ra的地点是0 x8000h0 xdfffh(24kb)。将地点线a15直接作为epr的选片信号线。当a15为低电平常,epr被激活,因此包管了epr的地点从0 x0000h到0 x7fffh。2.4主处置惩罚器at8952外围电路方案图5为主处置惩罚器外围接口电路图。该节点接纳27256扩展了32kb的ra,用于存储各模拟通道输入和输出数据。2.5硬件抗滋扰性方法lnrks装备事情在庞大的电磁情况中,其自身各部门及与四周其他电子装备之间不成制止地存在

8、种种情势的电磁滋扰ei,别的静电放电esd产生的脉冲电压、电流也是瞬态滋扰因素,因此在产物开拓时应加强装备自身的抗滋扰本领,堵截表里滋扰。为有用地制止因外界ei和esd导致自身事情性能的低落,同时结合lnrks电路自身特点,要思量的重要题目有:寄生耦合题目、电源分派及v解耦、传输介质、esd的防护方法。3lnrks智能节点的软件方案3.1据网罗模块的软件方案智能节点的数据网罗部门接纳axi公司的12位das芯片ax197位必需同等(即d2、d1、d0位必需同等)。ax197提供了一个尺度的停顿信号,转换竣事后输出数据预备停当时,停顿信号int变为低电平,本步伐中通过轮询p1.7口的状态来断定转

9、换是否竣事。at8952单片机可按照按时常数来决定什么时间去触发数据网罗开始,因此按时常数有2个,前次采样的按时常数为tsd+t,后n-次的按时常数为ts,采样得到的数据保存在扩展的ra中。综上所述,编写的数据网罗子步伐流程图如图6所示。3.2lnrks通讯模块的软件方案本装置的主处置惩罚器是at8952,从处置惩罚器是143150,主处置惩罚器卖力将测得的数据发送给143150,而143150那么卖力将测得的参数及时发送到lnrks网络上。neurn芯片步伐的编写利用neurn语言。本装置中主机在完成参量的网罗、处置惩罚和存储后通过并行通讯方法将丈量效果发送给neurn芯片,由neurn芯片

10、将测得的数据发送到lnrks网络上。因此通讯模块包罗了80196k与neurn芯片的通讯和neurn芯片的网络通讯两各部门。neurn芯片以并行从b方法与主机通讯,在该方法下neurn芯片的i0i7为双向数据总线(此中i0为数据的低位和握手信号共用位)、i8作为片选信号s、i9为读写操纵信号r/、i10作为选择输入a0。主机与neurn芯片的通讯步伐流程图如图7所示。本装置neurn芯片的应用步伐可以通过别离界说包罗各电参量当前丈量值的网络变量实现丈量数据的网路共享。网络变量界说的格式如下:netrkinput|utputnetvar-difierlasstypennetin-infident

11、ifier=initial-value步伐中的网络变量应为输出型的网络变量,为便于数据格式的通用性,范例(type)界说为尺度网络变量snvt_unt_in,该范例网络变量的数据范例为有标记长整形数,长度为2个字节。neurn芯片与80196k之间接纳并行(parallel)通讯方法,事情方法为slavea方法,对paralleli/东西举行显式设置的neurn语句和说明为:i_0parallelslave|slave_a|asteri_bjet_naeparalleli/东西固然利用全部11个管足,但只需说明管足i_0即可,slave|slave_a|aster用于说明neurn芯片的事情形

12、式。i_bjet_nae为用户给i/东西指定的名字。本步伐对paralleli/东西的说明为:i_0parallelslave_bele_par为利用neurn芯片的paralleli/东西,i_in()和i_ut()函数必要一个指向parallel_i_interfae布局的指针:strutparallel_i_interfae假设想实现丈量数据的网络共享,还需将网络变量互连,该历程称为绑缚(binding),可以通过网络办理东西来完成,好比lnbuilder、lnanager软件包中的lnaker或eheln公司的客户/办事器网络构架lns。毗连历程现实上就是发送一组包罗节点的地点、报文范

13、例等信息的网络办理报文到必要毗连的节点,然后这些节点再将地点表和网络变量设置表写入neurn芯片的e2pr中。颠末lnaker东西设置后网络变量就与lnrks网络创立了毗连,输出网络变量的更新将引起与之相连的输入网络变量的更新,从而将丈量的电参量传送到了lnrks网络上。3.3软件抗滋扰方法本装置应用的场合事情情况比力恶劣、滋扰严峻,因此必要周到思量息争决抗滋扰的题目。常用的软件抗滋扰方法有指令冗余和软件陷阱。“指令冗余实用于当pu受到滋扰后把操纵数看成指令码来实行从而引起步伐的杂乱,此时指令冗余可使步伐规复正常。另一种软件抗滋扰方法,即所谓“软件陷阱。“软件陷阱是一条引导指令,强行将捕捉的步

14、伐引向一个指令的地点,在那边有一段专门处置惩罚错误的步伐。“软件陷阱一样平常摆设鄙人列四种地方:未利用的停顿向量区、未利用的大片epr空间、表格、步伐区。本装置还接纳了看门狗按时器来监视体系的运行,大大进步了步伐的抗滋扰本领。4竣事语本文重要表达了基于lnrks的智能网络测控体系的方案头脑,此中包罗了at8952单片机步伐和neurn芯片的应用步伐两部门的流程图。主机步伐用s-51系列单片机汇编语言来编写,neurn芯片应用步伐用neurn来编写。lnrks技能生长方兴未艾,应用范畴不竭拓展,具有较抱负的应用代价和市场远景。我国如今对lnrks技能的应用方才起步,随着业内人士的更多相识,信赖会

15、有更普及的应用远景。参考文献1凌志浩.从神经元芯片到操纵网络.北京:北京航空航天大学出书社,2002.2杨育红,等.ln网络步伐方案.西安:西安电子科技大学出书社,2001.3杨育红,等.ln网络操纵技能及应用.西安:西安电子科技大学出书社,1999.4马莉.智能操纵与ln网络开拓技能.北京:北京航空航天大学出书社,2022.5段曙彬,高安邦.ln智能节点开拓与组网研究j.哈尔滨理工大学学报,2022(1).6智淑亚,高安邦,杨帅.lnrks当代智能测控体系的开拓应用方案j.电脑学习2022(1).7智淑亚,段曙彬,高安邦.基于neurn芯片的智能调光节点开拓j.电脑学习,2022(6).8智淑亚,高安邦,李忠华.基于ln测控网络的主动抄表体系方案j.电脑学习,2022(5).9穆远详.lnrks:全新的当代智能测控技能浅析j.电