第五章Lonworks總線

1、第五章第五章 LonWorksLonWorks 智能控制網(wǎng)絡(luò)智能控制網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)安大學(xué) 5.1 LonWorks5.1 LonWorks 概述概述 5.2 5.2 神經(jīng)元芯片神經(jīng)元芯片 5.3 LonWorks5.3 LonWorks智能網(wǎng)絡(luò)的組成智能網(wǎng)絡(luò)的組成 5.4 5.4 基于控制模塊的基于控制模塊的LonWorksLonWorks應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā) 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 熟悉熟悉LonWorksLonWorks總線協(xié)議總線協(xié)議 熟悉一種神經(jīng)元芯片熟悉一種神經(jīng)元芯片 掌握掌握LonWorksLonWorks的控制模塊的開(kāi)發(fā)的控制模塊的開(kāi)發(fā) 熟悉熟悉NodebuilderNodeb

2、uilder開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)工具5.1 LonWorks概述 5.1.1 LonWorks (Local Operating Networks)總線總線 LonWorksLonWorks是美國(guó)是美國(guó)EchelonEchelon公司公司19921992年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)，年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)，最初主要用于樓宇自動(dòng)化，但很快發(fā)展到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)。最初主要用于樓宇自動(dòng)化，但很快發(fā)展到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)。LonWorksLonWorks技術(shù)為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可互操作的控制網(wǎng)絡(luò)提供了一套完技術(shù)為設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可互操作的控制網(wǎng)絡(luò)提供了一套完整、開(kāi)放、成品化的解決途徑。整、開(kāi)放、成品化的解決途徑。 LonTalkLonTalk協(xié)議

3、支持協(xié)議支持OSIOSI的所有七層模型，這是的所有七層模型，這是LonWorksLonWorks總線的總線的最突出特點(diǎn)。最突出特點(diǎn)。 u通信協(xié)議通信協(xié)議LonTalkLonTalku網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) u通信介質(zhì)通信介質(zhì)u應(yīng)用程序應(yīng)用程序 小結(jié)小結(jié) LonWorksLonWorks技術(shù)開(kāi)始從工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展應(yīng)用于智能建筑，它的開(kāi)放性、技術(shù)開(kāi)始從工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展應(yīng)用于智能建筑，它的開(kāi)放性、互操作性、高可靠性、無(wú)中心檢測(cè)等突出優(yōu)點(diǎn)，已被世人公認(rèn)，是當(dāng)今互操作性、高可靠性、無(wú)中心檢測(cè)等突出優(yōu)點(diǎn)，已被世人公認(rèn)，是當(dāng)今智能建筑控制系統(tǒng)的主流技術(shù)，其正在不斷的發(fā)展中完善。智能建筑控制系統(tǒng)的主流技術(shù)，其正

4、在不斷的發(fā)展中完善。LONWORKSLONWORKS技技術(shù)，除了總線式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之外，用戶還可以選用任意形式的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)術(shù)，除了總線式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之外，用戶還可以選用任意形式的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)也不受限制，可以是雙絞線、電力線、光纖、無(wú)線、構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)也不受限制，可以是雙絞線、電力線、光纖、無(wú)線、紅外線等并可在同一網(wǎng)絡(luò)中混合使用。紅外線等并可在同一網(wǎng)絡(luò)中混合使用。5.1.2 LONWORKS NETWORKS的技術(shù)特點(diǎn)的技術(shù)特點(diǎn) 開(kāi)放性；開(kāi)放性；通信介質(zhì)；通信介質(zhì)；互操作性；互操作性；強(qiáng)有力的開(kāi)發(fā)工具；強(qiáng)有力的開(kāi)發(fā)工具；LONWORKSLONWORKS技術(shù)的基本元件技術(shù)的基本元件-NEU

5、RON-NEURON芯片；芯片；改善了改善了CSMACSMA；網(wǎng)絡(luò)通信采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法；網(wǎng)絡(luò)通信采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法；LONWORKSLONWORKS技術(shù)通信的速度可達(dá)技術(shù)通信的速度可達(dá)1.25MBps1.25MBps；LONWORKSLONWORKS技術(shù)一個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)可以達(dá)到技術(shù)一個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)可以達(dá)到3200032000個(gè)；個(gè)； LONWORKSLONWORKS技術(shù)的直接通信距離可以達(dá)到技術(shù)的直接通信距離可以達(dá)到2700m2700m；LONWORKSLONWORKS技術(shù)包括以下幾個(gè)組成部分技術(shù)包括以下幾個(gè)組成部分 LonWorks節(jié)點(diǎn)和路由器 LonTalk協(xié)議

6、LonWorks收發(fā)器 LonWorks網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)工具5.1.3應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 由于由于LonWorksLonWorks總線的具有高可靠性、安全性、總線的具有高可靠性、安全性、易于實(shí)現(xiàn)和互操作性，使得其在過(guò)程控制、電梯控易于實(shí)現(xiàn)和互操作性，使得其在過(guò)程控制、電梯控制、能源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污水處理、火災(zāi)報(bào)警、制、能源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污水處理、火災(zāi)報(bào)警、采暖通風(fēng)和空調(diào)控制、交通管理、家庭網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化采暖通風(fēng)和空調(diào)控制、交通管理、家庭網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化（Home automationHome automation）等有廣泛的應(yīng)用。）等有廣泛的應(yīng)用。圖5.1 LonWorks在配置圖 5.2 工業(yè)中Lon

7、Works的應(yīng)用5.2 神經(jīng)元芯片神經(jīng)元芯片 LonWorksLonWorks技術(shù)具有一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)，技術(shù)具有一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)，包含著所有設(shè)計(jì)、配置和支持控制的元素。包含著所有設(shè)計(jì)、配置和支持控制的元素。 LonWorksLonWorks技術(shù)組成包括：技術(shù)組成包括：p硬件部分和神經(jīng)元（硬件部分和神經(jīng)元（NEURONNEURON）芯片）芯片p軟件部分的通信協(xié)議軟件部分的通信協(xié)議LonTalkLonTalk 。 （一）神經(jīng)元芯片概述（一）神經(jīng)元芯片概述 LONWORKSLONWORKS技術(shù)的核心元件技術(shù)的核心元件-NEURON-NEURON芯片。主要有芯片。主要有兩大系列：兩大系列：

8、31203120和和31503150。 CypressMotorolaToshibaCY7C53150MC143150TMPN3150CY7C53120E2MC143120E2TMPN3120FE3主要廠商：Motorla、Toshiba、Cypress。TMPN3150芯片引腳芯片引腳 CLK1、CLK2/RESET/SERVICEIO0-IO10D0-D7R/W/EA15-A0VDDVSSNCCP0CP4圖圖5.3 TMPN3150芯片引腳芯片引腳 功能介紹功能介紹（1）I/ O 功能（功能（IO0-IO10） 11 11 個(gè)可編程個(gè)可編程I/O I/O 引腳；引腳； 內(nèi)置兩個(gè)可編程內(nèi)置兩

9、個(gè)可編程16 16 位定時(shí)器位定時(shí)器/ / 計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器； I/ O I/ O 引腳可組合成引腳可組合成34 34 種不同輸入種不同輸入/ / 輸出功能；輸出功能； ROM ROM固件鏡象包含預(yù)先編置好的固件鏡象包含預(yù)先編置好的I/ O I/ O 驅(qū)動(dòng)，大大地簡(jiǎn)驅(qū)動(dòng)，大大地簡(jiǎn) 化了應(yīng)用程序?；藨?yīng)用程序。(2) 網(wǎng)絡(luò)功能 內(nèi)置兩個(gè)內(nèi)置兩個(gè)CPU CPU 處理通信協(xié)議；處理通信協(xié)議； 配備有用于固化的配備有用于固化的LonTalkLonTalk 協(xié)議，它支持協(xié)議，它支持ISOISO提出的提出的OSI OSI 參考模型的完參考模型的完整的七層協(xié)議；整的七層協(xié)議； 高可靠的通信協(xié)議以固件方式提供；

10、高可靠的通信協(xié)議以固件方式提供； 改進(jìn)的普通方式的雙絞線收發(fā)器，并具有驅(qū)動(dòng)電流的能力；改進(jìn)的普通方式的雙絞線收發(fā)器，并具有驅(qū)動(dòng)電流的能力； 配置支持不同類型的外接收發(fā)器的通信方式和通信速度。支持雙絞線、配置支持不同類型的外接收發(fā)器的通信方式和通信速度。支持雙絞線、電力線、無(wú)線電、紅外線、同軸電纜以及光纖；電力線、無(wú)線電、紅外線、同軸電纜以及光纖； 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)在EEPROMEEPROM內(nèi)的通信端口收發(fā)方式和邏輯地址，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)修改。內(nèi)的通信端口收發(fā)方式和邏輯地址，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)修改。(3) 其他功能 應(yīng)用程序同樣存儲(chǔ)在應(yīng)用程序同樣存儲(chǔ)在EEPROM EEPROM 內(nèi)。可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載更新。內(nèi)。可以通

11、過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載更新。EEPROM EEPROM 可以可以外加擴(kuò)充。外加擴(kuò)充。 內(nèi)置看門狗定時(shí)器。內(nèi)置看門狗定時(shí)器。 每個(gè)芯片擁有唯一的每個(gè)芯片擁有唯一的ID ID 號(hào)，用于在網(wǎng)絡(luò)中邏輯識(shí)別。號(hào)，用于在網(wǎng)絡(luò)中邏輯識(shí)別。 休眠工作方式下低電力消耗。休眠工作方式下低電力消耗。 內(nèi)置低電壓檢測(cè)電路，內(nèi)置低電壓檢測(cè)電路， 防止掉電時(shí)誤操作和對(duì)防止掉電時(shí)誤操作和對(duì)EEPROMEEPROM的寫錯(cuò)誤。的寫錯(cuò)誤。 采用采用QFP642P2141420. 80A QFP642P2141420. 80A 封裝。封裝。二、二、CPU結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)TMPN3150TMPN3150芯片中有三個(gè)芯片中有三個(gè)8 8位的位的CPUCPU

12、，分別為：，分別為：1.1.CPU-1CPU-1為介質(zhì)訪問(wèn)控制處理器；為介質(zhì)訪問(wèn)控制處理器；2.2.CPU-2CPU-2為網(wǎng)絡(luò)處理器；為網(wǎng)絡(luò)處理器；3.3.CPU-3CPU-3為應(yīng)用處理器。為應(yīng)用處理器。表表5.1 LonTalk與與OSI層次比較層次比較三、存儲(chǔ)器三、存儲(chǔ)器TMPN3120片內(nèi)無(wú)ROM，尋址空間64K，映像如圖。 TMPN3150TMPN3150片片內(nèi)無(wú)內(nèi)無(wú)ROMROM，尋址空間尋址空間64K64K，映像，映像如圖。如圖。圖圖 5.6 Connecting the TMPN3150 to an EPROM表表5.2 TMPN3150 External Memory Inter

13、face Pins 在某些復(fù)雜的應(yīng)用程序中，處理器速度或神經(jīng)元芯片系列中最大存儲(chǔ)器可能不足以完成要 求 的LONWORKS設(shè)備的功能。為了能容納這些應(yīng)用程序，神經(jīng)元芯片設(shè)有一個(gè)高速并行接口，讓任何微處理器執(zhí)行應(yīng)用程序同時(shí)使用帶有特殊微處理器接口應(yīng)用程序（稱為網(wǎng)絡(luò)接口或MIP應(yīng)用程序）的神經(jīng)元芯片作為它的網(wǎng)絡(luò)通信處理器。圖5.7 TMPN3150擴(kuò)展EPROM四四 、時(shí)鐘信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào) 時(shí)鐘頻率：時(shí)鐘頻率：625KHZ10MHZ 有效地輸入時(shí)鐘頻率：有效地輸入時(shí)鐘頻率： 10MHZ、5MHZ、2.5MHZ、1.25MHZ和和625KHZ。圖圖5.8 外部時(shí)鐘產(chǎn)生電路，外部時(shí)鐘產(chǎn)生電路，及元器件的

14、參數(shù)及元器件的參數(shù)5、休眠、休眠/喚醒電路喚醒電路p 休眠電路休眠電路p 喚醒電路喚醒電路6、WatchDog定時(shí)器定時(shí)器7、復(fù)位電路、復(fù)位電路p 外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生低電平輸出外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生低電平輸出p 內(nèi)部控制產(chǎn)生低電平輸出內(nèi)部控制產(chǎn)生低電平輸出8、定時(shí)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器神經(jīng)元應(yīng)用程序編程 神經(jīng)元芯片的應(yīng)用程序以神經(jīng)元芯片的應(yīng)用程序以“NueronNueron C” C”語(yǔ)言編寫。一旦編語(yǔ)言編寫。一旦編寫完成，寫完成，NueronNueron C C代碼就以神經(jīng)元能理解的代碼就以神經(jīng)元能理解的0 0和和1 1編譯，存儲(chǔ)編譯，存儲(chǔ)在芯片中的或連接到芯片的存儲(chǔ)器上。在芯片中的或連接到芯片的

15、存儲(chǔ)器上。NueronNueron C C以以ANSI CANSI C為為基礎(chǔ)，但有下述三個(gè)重要的擴(kuò)展：基礎(chǔ)，但有下述三個(gè)重要的擴(kuò)展： p 一種全新的語(yǔ)句類型，即“when”語(yǔ)句，介紹“event”并定 義任務(wù)執(zhí)行順序。 p 37種增添的數(shù)據(jù)類型、35個(gè)I/O對(duì)象和2個(gè)定時(shí)器對(duì)象以 簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備控制使用。 p 網(wǎng)絡(luò)變量和其他類型報(bào)文的集成報(bào)文傳輸機(jī)制。 5.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信端口網(wǎng)絡(luò)通信端口 可將可將5 5個(gè)通信端口引腳配置為三種不同的接口模式：?jiǎn)味四€(gè)通信端口引腳配置為三種不同的接口模式：?jiǎn)味四Ｊ健⒉罘帜Ｊ胶蛯Ｓ媚Ｊ?。式、差分模式和專用模式。典型收發(fā)器類型典型收發(fā)器類型5.2.3 收發(fā)器收

16、發(fā)器p 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都包含一個(gè)收發(fā)器。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都包含一個(gè)收發(fā)器。p 收發(fā)器提供收發(fā)器提供LONWORKSLONWORKS設(shè)備和設(shè)備和LONWORKSLONWORKS設(shè)備以及設(shè)備以及LONWORKSLONWORKS網(wǎng)絡(luò)之間的物理網(wǎng)絡(luò)之間的物理通信接口。收發(fā)器簡(jiǎn)化了互可操作的通信接口。收發(fā)器簡(jiǎn)化了互可操作的LONWORKSLONWORKS設(shè)備的部署，可用于各種設(shè)備的部署，可用于各種通信介質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通信介質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。p 每個(gè)連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備通常以合適的機(jī)械封裝包含一個(gè)神經(jīng)元芯片和每個(gè)連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備通常以合適的機(jī)械封裝包含一個(gè)神經(jīng)元芯片和一個(gè)收發(fā)器。根據(jù)設(shè)備的不同功能也可以有嵌入式傳感器

17、和執(zhí)行器，對(duì)一個(gè)收發(fā)器。根據(jù)設(shè)備的不同功能也可以有嵌入式傳感器和執(zhí)行器，對(duì)外部傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器的輸入輸出接口，對(duì)主機(jī)例如外部傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器的輸入輸出接口，對(duì)主機(jī)例如PCPC的接口、對(duì)另的接口、對(duì)另一神經(jīng)元和路由器中的收發(fā)器的接口。由神經(jīng)元執(zhí)行的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)一神經(jīng)元和路由器中的收發(fā)器的接口。由神經(jīng)元執(zhí)行的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的個(gè)性化功能；它可以存儲(chǔ)在備的個(gè)性化功能；它可以存儲(chǔ)在ROMROM（只讀存儲(chǔ)器），也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（只讀存儲(chǔ)器），也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載到非易失性的讀寫存儲(chǔ)器（下載到非易失性的讀寫存儲(chǔ)器（NVRAMNVRAM、Flash PROMFlash PROM或者或者EEPROMEEPR

18、OM）一個(gè)典型LONWORKS設(shè)備的組成 最通用的收發(fā)器。有三種基本類型：直接驅(qū)動(dòng)、最通用的收發(fā)器。有三種基本類型：直接驅(qū)動(dòng)、RS-485、變壓器耦合接口。、變壓器耦合接口。 特點(diǎn)：使用特點(diǎn)：使用Neurons內(nèi)部收發(fā)器、具有二極管限流內(nèi)部收發(fā)器、具有二極管限流和和ESD保護(hù)。傳輸速率達(dá)保護(hù)。傳輸速率達(dá)1.25Mbit/s，傳輸距離：，傳輸距離：30米。米。（1）直接驅(qū)動(dòng)）直接驅(qū)動(dòng)（2）RS-485（3）變壓器耦合接口）變壓器耦合接口2、電力線智能收發(fā)器、電力線智能收發(fā)器PL 3120 和PL 3150介紹p PL 3120 PL 3120 和和PL3150 PL3150 電力線智能是一種低功

19、耗的收發(fā)器。很寬的供電范圍和低的電力線智能是一種低功耗的收發(fā)器。很寬的供電范圍和低的接收電源消耗允許使用低成本電源。接收電源消耗允許使用低成本電源。p 另外，智能電力線收發(fā)器內(nèi)含電源管理特性，可以經(jīng)常的監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源狀況。另外，智能電力線收發(fā)器內(nèi)含電源管理特性，可以經(jīng)常的監(jiān)測(cè)設(shè)備的電源狀況。如果在發(fā)送期間，電源電壓降到一個(gè)不足以確?？煽康男盘?hào)傳輸水平時(shí)，收發(fā)如果在發(fā)送期間，電源電壓降到一個(gè)不足以確?？煽康男盘?hào)傳輸水平時(shí)，收發(fā)器停止信號(hào)發(fā)送直到電壓恢復(fù)到可以工作的水平。器停止信號(hào)發(fā)送直到電壓恢復(fù)到可以工作的水平。p PL 3120 PL 3120 和和PL 3150 PL 3150 電力線智能收

20、發(fā)器提供電力線智能收發(fā)器提供12 12 個(gè)個(gè)I/O I/O 管腳可以配置用于一種或管腳可以配置用于一種或多達(dá)多達(dá)3838種預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)輸入種預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)輸入/ /輸出模式。智能收發(fā)器的另一個(gè)特性是支持全雙工輸出模式。智能收發(fā)器的另一個(gè)特性是支持全雙工硬件硬件UARTUART，波特率可達(dá)，波特率可達(dá)115kbps115kbps，和一個(gè)，和一個(gè)SPI SPI 接口，速率可達(dá)接口，速率可達(dá)625kbps625kbps。PL 3120 PL 3120 和和PL 3150 PL 3150 電力線智能收發(fā)器符合電力線智能收發(fā)器符合FCCFCC、加拿大工業(yè)、日本、加拿大工業(yè)、日本MPT MPT 和歐洲和歐洲CE

21、NELEC EN50065-1 CENELEC EN50065-1 規(guī)范，所以能夠在世界范圍內(nèi)使用。規(guī)范，所以能夠在世界范圍內(nèi)使用。CENELEC CENELEC 通信協(xié)議通過(guò)智能收發(fā)器自動(dòng)管理，避免了用戶在通信協(xié)議通過(guò)智能收發(fā)器自動(dòng)管理，避免了用戶在CENELEC CENELEC EN50065-1 EN50065-1 下開(kāi)發(fā)復(fù)雜的同步和訪問(wèn)算法的需求。下開(kāi)發(fā)復(fù)雜的同步和訪問(wèn)算法的需求。另外，該智能收發(fā)器可以在另外，該智能收發(fā)器可以在CENELEC CENELEC 公用頻段（公用頻段（A A 波段）或者通常的信波段）或者通常的信號(hào)發(fā)送波段（號(hào)發(fā)送波段（C C 波段）應(yīng)用中使用，避免了為適用不

22、同的應(yīng)用而庫(kù)存很波段）應(yīng)用中使用，避免了為適用不同的應(yīng)用而庫(kù)存很多元件的情況發(fā)生。多元件的情況發(fā)生。LONWORKS協(xié)議的相關(guān)重要內(nèi)容 1、信道類型 LONWORKS協(xié)議不依賴介質(zhì)，所以LONWORKS設(shè)備能在任何物理傳輸介質(zhì)上通信。這使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者能夠充分利用控制網(wǎng)上各種可用的信道。協(xié)議還提供一些可修改的配置參數(shù)，以便為某一特殊的應(yīng)用在性能、安全和可靠性等各方面取得折衷。 信道是特定的物理通信介質(zhì)，LONWORKS設(shè)備通過(guò)專用于該信道的收發(fā)器與其連接。每種信道在所連接設(shè)備的最大數(shù)量、通信比特率和物理距離限值等各方面有不同的特點(diǎn) 2、介質(zhì)訪問(wèn) 所有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都使用介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）算法讓設(shè)備

23、能決定何時(shí)能安全地發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包。MAC算法設(shè)計(jì)用于消除沖突或使其最小化。當(dāng)兩個(gè)或更多的設(shè)備在同一時(shí)間試圖發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就發(fā)生沖突。消除沖突的MAC算法通常用于小型的網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)檫@些算法在規(guī)模上和大型網(wǎng)絡(luò)不相稱。 LONWORKS協(xié)議采用叫做predictive p-persistent CSMA協(xié)議（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)）的獨(dú)特的介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）算法，它甚至在網(wǎng)絡(luò)過(guò)載期間也有極好的性能特點(diǎn)。LONWORKS MAC算法使信道能以最少的沖突運(yùn)行其全部容量。 3、尋址 尋址算法定義數(shù)據(jù)包怎樣通過(guò)路由選擇從源設(shè)備傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)目的設(shè)備。數(shù)據(jù)包可以發(fā)送到單一設(shè)備，到任何一組設(shè)備，或到所有設(shè)備。為了支

24、持從兩個(gè)設(shè)備到成千上萬(wàn)設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)，LONWORKS協(xié)議支持幾種類型的地址，從簡(jiǎn)單的物理地址到指定許多設(shè)備集合的地址。LONWORKS地址類型 物理地址。每個(gè)LONWORKS設(shè)備包括一個(gè)叫做Neuron ID（神經(jīng)元ID）的唯一的48位標(biāo)識(shí)符。神經(jīng)元ID通常在設(shè)備制造時(shí)分配，在設(shè)備整個(gè)工作生命周期不會(huì)不改變。 設(shè)備地址。LONWORKS設(shè)備安裝到某個(gè)網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，就會(huì)分配到一個(gè)地址。設(shè)備地址用來(lái)代替物理地址，因?yàn)樗鼈冎С中矢叩膱?bào)文路由選擇；簡(jiǎn)化失效設(shè)備的更換。 設(shè)備地址由三部分組成：domain ID（域ID）、subnet ID（子網(wǎng)ID）和node ID（節(jié)點(diǎn)ID） 組地址 一個(gè)“gro

25、up（組）”是一個(gè)域內(nèi)的設(shè)備的邏輯集合。與子網(wǎng)不同，設(shè)備可以集合成組而不問(wèn)其在域中的物理位置。當(dāng)使用不確認(rèn)的報(bào)文發(fā)送時(shí)，一個(gè)組成可以有任意數(shù)量的設(shè)備；假如使用確認(rèn)的報(bào)文發(fā)送，一個(gè)組內(nèi)的設(shè)備限定為最多64個(gè)。對(duì)于發(fā)送到多個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)包，組是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效方法。一個(gè)域中可以有256以下的組。 廣播地址。 廣播地址標(biāo)識(shí)子網(wǎng)中的所有設(shè)備，或域內(nèi)的所有設(shè)備。廣播地址是跟許多設(shè)備通信的有效方法，有時(shí)也用于代替組地址以保存有限數(shù)量的可用的組地址。 4、報(bào)文服務(wù) LONWORKS協(xié)議提供三個(gè)基本類型的報(bào)文發(fā)送服務(wù)并支持鑒別的報(bào)文。優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)常常要使用所有這些服務(wù)。這些服務(wù)使設(shè)計(jì)人員能在可靠性、效率和安全之

26、間取得折衷。 確認(rèn)報(bào)文發(fā)送服務(wù) 重復(fù)報(bào)文發(fā)送服務(wù) 不確認(rèn)報(bào)文發(fā)送服務(wù) 鑒別服務(wù)方式5、網(wǎng)絡(luò)變量 （Network Variable） LONWORKS協(xié)議推行網(wǎng)絡(luò)變量新概念。 所謂網(wǎng)絡(luò)變量是指一個(gè)特定的設(shè)備應(yīng)用程序期望從網(wǎng)上其他設(shè)備獲得的（輸入網(wǎng)絡(luò)變量）或期望向網(wǎng)上其他設(shè)備提供的（輸出網(wǎng)絡(luò)變量）任何數(shù)據(jù)項(xiàng)（溫度、開(kāi)關(guān)值或執(zhí)行器位置設(shè)定等）。 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)變量具有類型，它定義包含在網(wǎng)絡(luò)變量?jī)?nèi)的數(shù)據(jù)的單位、比例和結(jié)構(gòu)。只有相同類型的網(wǎng)絡(luò)變量才能連接。這可以防止發(fā)生通常的安裝錯(cuò)誤， 網(wǎng)絡(luò)變量綁定 虛擬線路虛擬線路 用網(wǎng)絡(luò)工具建立和改變用網(wǎng)絡(luò)工具建立和改變 不需要對(duì)設(shè)備重新編程就能夠改變不需要對(duì)設(shè)備重新編

27、程就能夠改變 增加、刪除和改變非常容易增加、刪除和改變非常容易 6、LONWORKS協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 直到幾年前，LONWORKS協(xié)議還只是嵌在神經(jīng)元芯片中供應(yīng)。這保證了所有制造商的一致應(yīng)用。 現(xiàn)在，大量遵守該協(xié)議的設(shè)備已經(jīng)安裝在世界各地，埃施朗公司也已發(fā)布了LONWORKS協(xié)議并使其成為ANSI/EIA 709.1控制聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)下的一個(gè)開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)。7、網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)關(guān)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)接口并不連接到控制傳感器和執(zhí)行器，而具有對(duì)PC之類的外部主機(jī)或便攜式維護(hù)工具的多個(gè)物理接口。設(shè)備應(yīng)用程序提供通信協(xié)議，讓基于主機(jī)的程序例如網(wǎng)絡(luò)工具能訪問(wèn)LONWORKS網(wǎng)。埃施朗公司的PCLTA-21 PC LONWOR

28、KS網(wǎng)絡(luò)適配器是封裝在標(biāo)準(zhǔn)PC PCI適配器卡上的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。它插入PC內(nèi)部的PCI總線，允許如LonMaker之類的網(wǎng)絡(luò)工具訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。8、i.LON 100e2互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器 i.LON 100e2 互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器連接LONWORKS網(wǎng)絡(luò)適用于各種類型的樓宇、工業(yè)、交通運(yùn)輸、公共事業(yè)和家庭自動(dòng)化應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化平臺(tái)以及其他控制系統(tǒng)到公共IP網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)。i.LON 100e2 互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器能夠使得很多現(xiàn)有的、采用Web Services機(jī)制的企業(yè)級(jí)軟件應(yīng)用遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備，從而這些公司能夠把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到他們的商業(yè)管理系統(tǒng)中。 9、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NO

29、SNOS）提供支持監(jiān)測(cè)、控制、安裝和配置的一套公共的）提供支持監(jiān)測(cè)、控制、安裝和配置的一套公共的全網(wǎng)范圍的服務(wù)。全網(wǎng)范圍的服務(wù)。NOSNOS還提供編程擴(kuò)展，以方便網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)工具的還提供編程擴(kuò)展，以方便網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)工具的使用。使用。LONWORKSLONWORKS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)還必須額外提供用于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)還必須額外提供用于HMIHMI和和SCADASCADA應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)以及通過(guò)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)以及通過(guò)LONWORKSLONWORKS或或IPIP網(wǎng)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。網(wǎng)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)。 為了在網(wǎng)絡(luò)工具和應(yīng)用軟件間提供互可操作性，為了在網(wǎng)絡(luò)工具和應(yīng)用軟件間提供互可操作性，LONWORKSL

30、ONWORKS系統(tǒng)包含一個(gè)系統(tǒng)包含一個(gè)叫做叫做LNSLNS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的NOSNOS。LNSLNS提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，支持提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，支持LONWORKSLONWORKS網(wǎng)絡(luò)上的互可操作應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)上的互可操作應(yīng)用。LNSLNS是一個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，提供互可操作是一個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，提供互可操作LONWORKSLONWORKS網(wǎng)絡(luò)工具和應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，它們是一些用于設(shè)計(jì)、配置、安裝、操作網(wǎng)絡(luò)工具和應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，它們是一些用于設(shè)計(jì)、配置、安裝、操作和維護(hù)和維護(hù)LONWORKSLONWORKS系統(tǒng)的產(chǎn)品。系統(tǒng)的產(chǎn)品。LNSLNS支持基于任何平臺(tái)的客戶端，而服務(wù)支持基于任何平臺(tái)的客戶端，而服務(wù)

31、器則以器則以Windows 2000Windows 2000、Windows Server 2003Windows Server 2003和和Windows XPWindows XP為基礎(chǔ)。為基礎(chǔ)。 路燈系統(tǒng)中間管理單元連接示意圖 5.3 NodeBuilder開(kāi)發(fā)工具 埃施朗公司的埃施朗公司的NodeBuilderNodeBuilder開(kāi)發(fā)工具為設(shè)備制造商設(shè)計(jì)和測(cè)試開(kāi)發(fā)工具為設(shè)備制造商設(shè)計(jì)和測(cè)試LONWORKSLONWORKS網(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)設(shè)備提供一個(gè)簡(jiǎn)單而又廉價(jià)的手段。網(wǎng)絡(luò)中的單個(gè)設(shè)備提供一個(gè)簡(jiǎn)單而又廉價(jià)的手段。NodeBuilderNodeBuilder工具包工具包括一套完整的、用于括一套

32、完整的、用于WindowsWindows的設(shè)備開(kāi)發(fā)軟件，和能用作樣機(jī)設(shè)計(jì)和測(cè)的設(shè)備開(kāi)發(fā)軟件，和能用作樣機(jī)設(shè)計(jì)和測(cè)試的硬件平臺(tái)。試的硬件平臺(tái)。 NodeBuilderNodeBuilder軟件是為開(kāi)發(fā)基于神經(jīng)元芯片或者埃施朗軟件是為開(kāi)發(fā)基于神經(jīng)元芯片或者埃施朗公司智能收發(fā)器的公司智能收發(fā)器的LONWORKSLONWORKS設(shè)備提供軟件工具。這個(gè)適用于設(shè)備提供軟件工具。這個(gè)適用于Microsoft Microsoft WindowsWindows的、易于使用的集成軟件包括以下工具：的、易于使用的集成軟件包括以下工具： p NodeBuilderNodeBuilder資源編輯器資源編輯器這是一個(gè)用于

33、察看標(biāo)準(zhǔn)類型和這是一個(gè)用于察看標(biāo)準(zhǔn)類型和功能屬性，并能夠定義客戶自定義類型和功能屬性的工具。功能屬性，并能夠定義客戶自定義類型和功能屬性的工具。類型存儲(chǔ)在類型存儲(chǔ)在LONMARKLONMARK資源文件中，能夠被資源編輯器、代碼資源文件中，能夠被資源編輯器、代碼向?qū)Чぞ?、向?qū)Чぞ摺euron CNeuron C編譯器、編譯器、LonMakerLonMaker工具和工具和Plug-inPlug-in插件插件程序向?qū)Чぞ咚褂?。這確保了所有工具對(duì)類型和屬性的統(tǒng)程序向?qū)Чぞ咚褂?。這確保了所有工具對(duì)類型和屬性的統(tǒng)一識(shí)別，減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間。一識(shí)別，減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間。 pNodeBuilder代碼向?qū)Чぞ叽?/p>

34、碼向?qū)Чぞ哌@是一個(gè)用于定這是一個(gè)用于定義設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口的工具，它可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的拖放編輯義設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口的工具，它可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的拖放編輯器，然后自動(dòng)地生成實(shí)現(xiàn)設(shè)備接口的器，然后自動(dòng)地生成實(shí)現(xiàn)設(shè)備接口的Neuron CNeuron C代碼。代碼向?qū)Тa。代碼向?qū)Чぞ哌€可以為每個(gè)新的設(shè)備節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。工具還可以為每個(gè)新的設(shè)備節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間。 p NodeBuilderNodeBuilder項(xiàng)目管理工具項(xiàng)目管理工具這是一個(gè)為項(xiàng)目編輯資源代這是一個(gè)為項(xiàng)目編輯資源代碼的工具；它可以用于編譯、建立和下載應(yīng)用程序映像文件碼的工具；它可以用于編譯、建立和下載應(yīng)用程序映像文件到到LTM-10ALTM-10A

35、平臺(tái)或者客戶自定義硬件；還可以調(diào)試運(yùn)行在平臺(tái)或者客戶自定義硬件；還可以調(diào)試運(yùn)行在LTM-10ALTM-10A平臺(tái)或用戶硬件的應(yīng)用程序。當(dāng)被用來(lái)調(diào)試時(shí)，在平臺(tái)或用戶硬件的應(yīng)用程序。當(dāng)被用來(lái)調(diào)試時(shí)，在它執(zhí)行過(guò)程中項(xiàng)目管理工具提供一個(gè)它執(zhí)行過(guò)程中項(xiàng)目管理工具提供一個(gè)Neuron CNeuron C源代碼級(jí)別的源代碼級(jí)別的應(yīng)用程序視圖，減少了在源代碼中確定問(wèn)題的時(shí)間。應(yīng)用程序視圖，減少了在源代碼中確定問(wèn)題的時(shí)間。 p LNSLNS設(shè)備設(shè)備Plug-inPlug-in插件程序向?qū)Чぞ卟寮绦蛳驅(qū)Чぞ哌@個(gè)工具用于自動(dòng)地這個(gè)工具用于自動(dòng)地生成一個(gè)生成一個(gè)VBVB應(yīng)用程序，它可以很容易的配置使用應(yīng)用程序，它可

36、以很容易的配置使用NodeBuilderNodeBuilder工具開(kāi)發(fā)的設(shè)備。工具開(kāi)發(fā)的設(shè)備。Plug-inPlug-in向?qū)Чぞ邽槊恳粋€(gè)新向?qū)Чぞ邽槊恳粋€(gè)新的設(shè)備節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間。的設(shè)備節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間。NodeBuilderNodeBuilder的工具包括必要的工具包括必要的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、制造的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、制造LNS Plug-inLNS Plug-in插件程序的插件程序的LNSLNS組件在內(nèi)。組件在內(nèi)。LNSLNS是用于是用于LONWORKSLONWORKS網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。 p Mini EVK評(píng)估套件 埃施朗公司的Mini EVK評(píng)估套件是一種功能強(qiáng)大

37、的、低成本的工具，既可用來(lái)評(píng)估LONWORKS技術(shù)，又可用來(lái)開(kāi)發(fā)LONWORKS控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。 Mini EVK將配置靈活的硬件平臺(tái)和示例Neuron C程序以及Neuron C編譯器有機(jī)地結(jié)合在一起。用戶可以在幾分鐘之內(nèi)，就可以搭建一個(gè)實(shí)用的雙絞線或電力線的控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，繼而可以編寫、編譯和下載自己設(shè)計(jì)的新應(yīng)用程序。 Mini EVK的組成 Mini EVK由四個(gè)硬件部分組成：評(píng)估板，輸入/輸出(I/O)板，供電電源和USB網(wǎng)絡(luò)接口卡。評(píng)估板有雙絞線型號(hào)和電力線型號(hào)兩種。板上還提供有用于設(shè)備原型器件試驗(yàn)的空間。每一個(gè)套件中包括兩個(gè)評(píng)估板，一個(gè)是基于Neuron 3120核心的智能收發(fā)

38、器，片上包括Flash存儲(chǔ)器、RAM、收發(fā)器和三個(gè)8位的CPU；一個(gè)是基于Neuron 3150核心的智能收發(fā)器，支持外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展，配置有64K字節(jié)的外部Flash存儲(chǔ)器。 p LonMaker for Windows集成工具 LonMakerLonMaker for Windows for Windows集成工具是用于設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)編制、安裝和維護(hù)來(lái)自多廠集成工具是用于設(shè)計(jì)、文獻(xiàn)編制、安裝和維護(hù)來(lái)自多廠商的、開(kāi)放式的、互可操作的商的、開(kāi)放式的、互可操作的LONWORKSLONWORKS網(wǎng)絡(luò)的軟件包。它以網(wǎng)絡(luò)的軟件包。它以LNSLNS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，基礎(chǔ)，LonMakerLon

39、Maker集成工具把強(qiáng)大的客戶集成工具把強(qiáng)大的客戶/ /服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)和易于使用的服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)和易于使用的VisioVisio用用戶界面集成在一起。其結(jié)果是一個(gè)相當(dāng)精巧的工具，可用來(lái)設(shè)計(jì)和啟動(dòng)一個(gè)分戶界面集成在一起。其結(jié)果是一個(gè)相當(dāng)精巧的工具，可用來(lái)設(shè)計(jì)和啟動(dòng)一個(gè)分布式控制網(wǎng)絡(luò)，而又經(jīng)濟(jì)地可以用作一個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作和維護(hù)的工具。布式控制網(wǎng)絡(luò)，而又經(jīng)濟(jì)地可以用作一個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作和維護(hù)的工具。 LonMaker集成工具對(duì)LONMARK設(shè)備以及其他LONWORKS設(shè)備提供全面的支持。它充分利用LONMARK的特點(diǎn)，例如LONMARK功能簡(jiǎn)表在LonMaker圖形中以功能塊形式顯示，使其更便于將控制系統(tǒng)的邏輯

40、形象化和編制文件。 LonMakerLonMaker工具既能輸入也能輸出工具既能輸入也能輸出Auto-CADAuto-CAD文檔，并生成實(shí)際配置狀況的文檔。文檔，并生成實(shí)際配置狀況的文檔。還可以使用集成報(bào)告生成程序和材料清單生成程序來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)配置的詳細(xì)報(bào)告還可以使用集成報(bào)告生成程序和材料清單生成程序來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)配置的詳細(xì)報(bào)告。 p LonScanner協(xié)議分析軟件 LonScanner協(xié)議分析軟件為L(zhǎng)ONWORKS產(chǎn)品制造商、系統(tǒng)集成商和最終用戶提供一個(gè)簡(jiǎn)單易用的、基于Windows操作環(huán)境的工具，使得用戶可以觀察、分析和診斷所安裝的LONWORKS網(wǎng)絡(luò)的行為。這個(gè)工具所提供的先進(jìn)的能力在數(shù)據(jù)網(wǎng)

41、絡(luò)分析中起到重要的作用，適合控制網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特需求。 5.3開(kāi)放系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 下圖展示了這種方法的邏輯概念。物理實(shí)施可以包括網(wǎng)絡(luò)主干和路由器，下圖展示了這種方法的邏輯概念。物理實(shí)施可以包括網(wǎng)絡(luò)主干和路由器，這是調(diào)節(jié)通信量和提供所需效率必需的。但是，最重要一點(diǎn)是在圖頂端這是調(diào)節(jié)通信量和提供所需效率必需的。但是，最重要一點(diǎn)是在圖頂端的工作站要能訪問(wèn)任何設(shè)備中任何點(diǎn)而無(wú)需經(jīng)過(guò)專用網(wǎng)關(guān)。的工作站要能訪問(wèn)任何設(shè)備中任何點(diǎn)而無(wú)需經(jīng)過(guò)專用網(wǎng)關(guān)。 使用現(xiàn)有的通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。使用現(xiàn)有的通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。有許多光纜、同軸電纜、雙絞線穿過(guò)樓房時(shí)，就有最好的機(jī)會(huì)。通常只有帶寬的一小部分被使用。 增加距離和輸送。增加距離和輸送。IP網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已覆蓋全球。它們?cè)O(shè)計(jì)用于提供長(zhǎng)距離通信。人們可以設(shè)計(jì)獨(dú)立的廣域LONWORKS系統(tǒng)把信息從波士頓輸送到孟加拉國(guó)，但這不大可能有成本效應(yīng)。為什么不充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)呢？ 利用現(xiàn)有的有組織的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。利用現(xiàn)有的有組織的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。控制網(wǎng)上的數(shù)字就是數(shù)據(jù)。但人們需要通過(guò)信息來(lái)取得知識(shí)，作出決策。今天，信息的取得是坐在個(gè)