1.引言

近年來LONWORKS測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在眾多現(xiàn)場總線中異軍突起，在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、工業(yè)控制、樓宇自動化、智能交通等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。實現(xiàn)LONWORKS測控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是LONWORKS智能節(jié)點的開發(fā)。本文提出了兩種LONWORKS頻率采集節(jié)點的設(shè)計與實現(xiàn)方法，并對二者的優(yōu)缺點進(jìn)行了綜合比較。

2.LONWORKS智能節(jié)點

LONWORKS智能節(jié)點的核心處理器神經(jīng)元芯片是NEURON 3120或NEURON3150.神經(jīng)元芯片具有獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)即：芯片內(nèi)部集成了三個CPU,CPU-1是介質(zhì)訪問控制器，CPU-2是網(wǎng)絡(luò)處理器，二者共同完成節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)通信功能，CPU-3是應(yīng)用處理器，主要負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶編寫的代碼以及用戶代碼調(diào)用的操作系統(tǒng)命令。典型的LONWORKS智能節(jié)點的結(jié)構(gòu)有兩種類型。一種是以NEURON芯片為核心的節(jié)點，NEURON芯片既處理用戶應(yīng)用又負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信，如圖1(a)所示;另一種是采用MIP結(jié)構(gòu)的節(jié)點，NEURON芯片只充當(dāng)通信處理器，節(jié)點的應(yīng)用程序由主處理器來執(zhí)行，如圖1(b)所示.

ECHELON公司將雙較線收發(fā)器FTT-10A與原有的神經(jīng)元芯片集成在一起新近推出了雙較線智能收發(fā)器FT3150、FT3120芯片。新的FT3150、FT3120芯片在外圍電路的設(shè)計上和原有3150芯片是兼容的，從而節(jié)省了用戶在外圍電路設(shè)計上所花費的時間，不僅降低了節(jié)點的開發(fā)難度和開發(fā)成本，而且提高了節(jié)點的抗干擾性。此外FT3150、FT3120芯片還支持更高的輸入時鐘，最高輸入時鐘可達(dá)40M赫茲，大大提高了整個芯片的處理速度。因此設(shè)計采用FT3150芯片代替圖1中的NEURON芯片和收發(fā)器，節(jié)點的結(jié)構(gòu)更為簡單.

3.基于神經(jīng)元芯片的頻率采集節(jié)點設(shè)計

LONWORKS是專用于工業(yè)測控領(lǐng)域的控制網(wǎng)絡(luò)，為了方便使用NEURON芯片的11個I/O口可以通過編程定義為34種應(yīng)用對象。其中周期輸入對象、脈沖計數(shù)對象和總數(shù)輸入對象都可對現(xiàn)場頻率信號進(jìn)行測量。下面分別給出這三類IO對象的簡單應(yīng)用:

周期輸入對象可測量輸入信號兩個上升沿或兩個下降沿之間的時間間隔簡單應(yīng)用如下：

當(dāng)FT3150采用10M晶振時周期輸入對象的分辨率是25.6us,脈沖計數(shù)輸入對象可通過技術(shù)0.8388608s時間內(nèi)的輸入邊沿，測量輸入信號的平均頻率，簡單應(yīng)用如下：

總數(shù)輸入對象通過定時計數(shù)器記錄輸入信號的上升沿或下降沿跳變總數(shù)，當(dāng)FT3150采用10M晶振時輸入信號的最大頻率是2.5M赫茲。

簡單應(yīng)用如下：