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根据LONWORKS的智能频率收集节点规划

1.引言近年来LONWORKS测控网络技术在众多现场总线中异军突起,在数据采集与监控系统(SCADA)、工业控制、楼宇自动化、智能交通等领域广泛的应用。实现LONWORKS测控网络的关键是LONWOR

1.导言

近年来LONWORKS测控网络技能在很多现场总线中异军突起,在数据收集与监控体系(SCADA)、工业操控、楼宇自动化、智能交通等范畴广泛的运用。完成LONWORKS测控网络的关键是LONWORKS智能节点的开发。本文提出了两种LONWORKS频率收集节点的规划与完成办法,并对二者的优缺陷进行了归纳比较。

2.LONWORKS智能节点

LONWORKS智能节点的中心处理器神经元芯片是NEURON 3120或NEURON3150.神经元芯片具有共同的内部结构即:芯片内部集成了三个CPU,CPU-1是介质拜访操控器,CPU-2是网络处理器,二者共同完成节点的网络通讯功用,CPU-3是运用处理器,首要担任履行用户编写的代码以及用户代码调用的操作体系指令。典型的LONWORKS智能节点的结构有两种类型。一种是以NEURON芯片为中心的节点,NEURON芯片既处理用户运用又担任网络通讯,如图1(a)所示;另一种是选用MIP结构的节点,NEURON芯片只充任通讯处理器,节点的运用程序由主处理器来履行,如图1(b)所示.

ECHELON公司将双较线收发器FTT-10A与原有的神经元芯片集成在一起新近推出了双较线智能收发器FT3150、FT3120芯片。新的FT3150、FT3120芯片在外围电路的规划上和原有3150芯片是兼容的,然后节省了用户在外围电路规划上所花费的时刻,不只降低了节点的开发难度和开发本钱,并且提高了节点的抗干扰性。此外FT3150、FT3120芯片还支撑更高的输入时钟,最高输入时钟可达40M赫兹,大大提高了整个芯片的处理速度。因而规划选用FT3150芯片替代图1中的NEURON芯片和收发器,节点的结构更为简略.

3.根据神经元芯片的频率收集节点规划

LONWORKS是专用于工业测控范畴的操控网络,为了便利运用NEURON芯片的11个I/O口能够经过编程界说为34种运用目标。其间周期输入目标、脉冲计数目标和总数输入目标都可对现场频率信号进行丈量。下面别离给出这三类IO目标的简略运用:

周期输入目标可丈量输入信号两个上升沿或两个下降沿之间的时刻距离简略运用如下:

当FT3150选用10M晶振时周期输入目标的分辨率是25.6us,脉冲计数输入目标可经过技能0.8388608s时刻内的输入边缘,丈量输入信号的均匀频率,简略运用如下:

总数输入目标经过守时计数器记载输入信号的上升沿或下降沿跳变总数,当FT3150选用10M晶振时输入信号的最大频率是2.5M赫兹。

简略运用如下:

一种简略的频率丈量完成办法便是运用以上三种IO目标来完成的。规划框图如图2所示。
8选1多路模仿开关CD4051经过IO_0~IO_4与FT3150相连,FT3150能够界说IO_0~IO_7相邻的4个IO口作为半字节IO目标用来进行通道选通,咱们选用IO_0~IO_3来完成此功用,半字节IO目标的界说如下:IO_0 output nibbleio_select;IO_4为丈量信号输入脚。
此类节点能够对8路频率信号进行收集,具有易简略,体积小等特色,其缺陷是因为受NEURON芯片本身特性的约束只适用于输入信号频率较低的场合。
4.根据多处理器形式的频率收集节点规划
针对丈量频率较高的场合,节点的规划可选用多处理器形式,用AT89C52单片机进行频率丈量,FT3150专职担任处理LONWORKS网络通讯。输入频率信号经过限幅或扩大等信号调度电路后进入可编程器材CPLD进行分频处理,单片机对分频后的信号进行收集后,经过异步串口送入FT3150,并由它转发至LONWORKS网络。
节点硬件规划框图如图3:
规划中CPLD选用可编程器材ISP1016E来完成输入信号进行分频以及通道的切换。
ISP1016E内部有2000个PLD门,32个输入输出(IO)引脚,4个专用输入引脚,引脚TTL电平兼容。ISP1016E选用高性能的E2CMOS技能,最大运用频率为125M赫兹,电可擦除和编程。规划运用ISP1016E的16个IO作为信号的输入端;3个IO口(A,B,C)完成8选1选通;一个IO口(CS)操控是否进行分频,当CS=0时不对输入信号进行分频,输入8路低频信号,当CS=1时对输入信号进行分频处理;然后经过IO输出至单片机收集端口。
FT3150可根据网络上的操控音讯向AT89C52宣布中止信号,发动数据收集,经过一段延时后经过异步串口接纳来自单片机的收集数据。
I0_0 output bit starts;//中止信号发送I/O口starts是自界说的目标称号,output bit表明IO被界说为比特输出目标发送发动收集信号能够经过下面的句子完成。
单片机检测到IO_0引脚的由高到低的电平改变后进入中止收集数据。收集完8个通道的数据后经过异步串口发送收集数据。FT3150接纳数据的完成程序如下:
IO_8 input serial baud(4800)data_in;
IO_8界说为串行输进口,波特率为4800b/s,io_in(data_in,in_buffer,17);
接纳收集数据并寄存与输入缓冲区。
5.结语
试验结果表明,根据多处理器形式的频率收集节点在收集速度、收集精度以及丈量规模等方面都显着优于根据神经元芯片的节点,不只节省了神经元芯片的IO口,更因为多处理器的运用能够很便利的进行功用的扩展。

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