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串行信號轉換為并行信號,或將來自cpu的并行信號轉換為串行信號.通過對16550d內部寄存器進行編程,即可建立異步串行通信協(xié)議(數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)格式等)以及uart的操作方式(查詢i/o或中斷i/o).為了同uart的并行信號接口,將neuron芯片的8個i/o進行地址、數(shù)據(jù)復用,其余3個i/o作為讀寫uart的控制信號通道.此處采用地址數(shù)據(jù)分離器件74hct573進行地址的鎖存,實現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)的分離. neuron芯片與lon的網絡介質的接口采用一種lonworks收發(fā)器棗自由拓撲型收發(fā)器ftt-10a.ftt-10a是一種變壓器耦合收發(fā)器,可提供一個與雙絞線的無極性接口,且支持網絡的自由拓撲結構.網絡通訊介質采用最常用的雙絞線.1.3 節(jié)點的抗干擾設計 工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境一般來說較為惡劣,存在多種干擾.為保證通訊的準確無誤,延長硬件使用壽命,該節(jié)點除采用通常的供電和接地抗干擾措施外,主要是要避免和消除來自網絡介質的靜電泄放(esd)和電磁干擾(emi),即主要針對ftt-10a來設計抗干擾電路. 對于esd,在印刷電路板(pcb)設計中應提供一個導入大地的通道,還要不致引起整個pcb電壓的升
維持低,io10為高,r/w為低; (2)cs維持低,io10為低,r/w為高或低。 如果cs維持低,io10為高,r/w為高,io0輸出的是給主機的握手應答信號。另外,在從b方式中,主機要監(jiān)視hs的狀態(tài)??赡苡羞@樣一種情況,從機未能及時設置好hs狀態(tài),而此時主機已經在線并輪詢hs。為避免在這種情況下主機讀取hs的無效狀態(tài),本系統(tǒng)在hs引腳上加上了上拉電阻,如圖4所示。 4.3 lon網絡接口 作者采用了支持ftt-10a自由拓補雙絞線收發(fā)器的control module作為采集器與lonworks總線的接口。ftt-10a收發(fā)器主體是一個隔離變壓器,該變壓器集成了一個78kb/s差分曼徹斯特編碼通信收發(fā)器。ftt-10a收發(fā)器能自動檢測5m,10m或20m三種時鐘頻率,他在未加電時呈現(xiàn)高阻狀態(tài),不會影響網絡通信,是常用的收發(fā)器之一。ftt-10a收發(fā)器提供了與神經元通信芯片接口和網絡接口的引腳。 4.4 其他電路設計
最低有效位)。出現(xiàn)下列2種情況時,io0~io7構成雙向數(shù)據(jù)總線: (1)cs維持低,io10為高,r/w為低; (2)cs維持低,io10為低,r/w為高或低。 如果cs維持低,io10為高,r/w為高,io0輸出的是給主機的握手應答信號。另外,在從b方式中,主機要監(jiān)視hs的狀態(tài)??赡苡羞@樣一種情況,從機未能及時設置好hs狀態(tài),而此時主機已經在線并輪詢hs。為避免在這種情況下主機讀取hs的無效狀態(tài),本系統(tǒng)在hs引腳上加上了上拉電阻,如圖4所示。 4.3 lon網絡接口 作者采用了支持ftt-10a自由拓補雙絞線收發(fā)器的control module作為采集器與lonworks總線的接口。ftt-10a收發(fā)器主體是一個隔離變壓器,該變壓器集成了一個78kb/s差分曼徹斯特編碼通信收發(fā)器。ftt-10a收發(fā)器能自動檢測5m,10m或20m三種時鐘頻率,他在未加電時呈現(xiàn)高阻狀態(tài),不會影響網絡通信,是常用的收發(fā)器之一。ftt-10a收發(fā)器提供了與神經元通信芯片接口和網絡接口的引腳。 4.4 其他電路設計 本采集器的硬件部分設計還包括電源、抗干擾設計等,工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境一般來說
0發(fā)送的信息,并將同類但不同次的信息放在固定的存儲單元,每次都以新的數(shù)據(jù)覆蓋上次的數(shù)據(jù)。這樣就不必進行標志的判斷,只需要固定單元取數(shù)據(jù)就可以進行處理,既節(jié)省時間,又安全可靠。 1.2 硬件的抗干擾 lon works設備往往工作在復雜的電磁環(huán)境中,其自身各部分與周圍其它電子設備之間,都不可避免地存在各種形式的電磁干擾和靜電放電。為了保證通信的準確無誤,延長硬件使用壽命,該通信節(jié)點在設計上結合lonworks電路自身特點,采用有關接地、屏蔽和濾波的適當處理,有效減小了電磁干擾的影響。針對收發(fā)器ftt-10a,設計抗干擾電路時,應主要圍繞印刷電路板上星形地結構和火花隙的設計。對于靜電放電(esd),在印刷電路板(pcb)設計中,采用火花放電隙,能夠削弱到達收發(fā)器和后續(xù)緩沖器電路的esd能量,使用箝位二極管,能大大增強節(jié)點承受來自網絡連接端的esd能力。對于電磁干擾,應盡量保證強噪聲源(如dc/dc變換器、時鐘電路等)遠離收發(fā)器ftt-10a。 2 lonworks智能通信節(jié)點的軟件設計 在lon網程序設計中使用neuron c語言。neuron c是一種基于ansi c且?guī)в芯W絡通信和高級硬件設
0,由82c250的差分端canh和canl傳送到物理總線。外部節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過82c250經光電隔離器6n137后被sja1000接收,存放在sja1000相應的寄存器中。c8051f120就可以讀取這些can幀格式數(shù)據(jù)。lon模塊由mcl43150、ftf-10a、mc145407以及外擴sram儲存器is61c256ah-15n和外擴flash存儲器at29c512組成。mc143150是lonworks控制芯片,含有l(wèi)ontalk協(xié)議的固態(tài)軟件,主要用于lonworks數(shù)據(jù)的處理。ftt-10a是lonworks收發(fā)器,它是一種變壓器耦合收發(fā)器,支持網絡的自由拓撲結構,作為lon網的網絡介質的接口。mc145407是電平轉換芯片,負責mc143150與rs232之間的電平轉換。當c8051f120要向mc143150發(fā)送數(shù)據(jù)時,c8051f120把數(shù)據(jù)發(fā)送到串口緩沖區(qū),通過mc145407將i/o引腳輸入的ttl電平和輸出的cmos電平轉換為eia232c電平。mc143150收到數(shù)據(jù)信息后,將數(shù)據(jù)讀入儲存于mc143150的緩沖區(qū)中,然后由mc143150打包為lonworks網絡變
其傳輸距離為10km;當lonworks現(xiàn)場總線傳輸速率設定為78kbps時,通過雙絞線,其傳輸距離為2700m。目前,這兩種現(xiàn)場總線已廣泛應用于中國的電力系統(tǒng)自動化領域。 canbus現(xiàn)場總線輸出模塊是以philips公司的p87c51ra+單片機為核心,配以sja1000t can2.0b控制器、高速光電隔離器等電路,組成智能輸出模塊。lonworks現(xiàn)場總線輸出模塊是以日本toshiba公司的神經元芯片(neuron chip)tmpn3150b1af為核心,配以美國echelon公司的ftt-10a自由拓撲雙絞線收發(fā)器等電路組成智能輸出模塊。profibus-dp現(xiàn)場總線輸出模塊是以philips公司的p87c51ra+單片機為核心,配以siemens公司的spc3控制器、高速光電隔離器等電路,組成智能輸出模塊。上述三種智能輸出模塊與cpu模塊交換數(shù)據(jù)采用uart方式,形成雙cpu結構,通過我們自行設計的isa或pci總線智能通訊適配器,組成功能強大的電力監(jiān)測網絡系統(tǒng)。2.4開關電源模塊 該模塊輸出兩組±15v,一組+5v直流電壓,向另外三個模塊提供所需電源,同時配有掉電檢測電路。
唯一識別neuron芯片; 在兩大系列中,3120芯片內部包含e2prom、ram和rom存儲器,而3150芯片內部無rom,但擁有訪問外部存儲器的接口,可根據(jù)實際情況靈活配置存儲器。 (2)收發(fā)器 提供神經芯片與lonworks網絡的物理通信接口。 2 水溫監(jiān)控系統(tǒng)硬件組成及工作原理 本系統(tǒng)由監(jiān)控結點、執(zhí)行結點兩個結點組成。它們位于lon網絡的兩端,結構如圖l所示。 本系統(tǒng)中選用單股雙絞線作為網絡介質,收發(fā)器采用echelon公司的ftt-10a型收發(fā)器,兩個節(jié)點間通過網絡變量進行通信. 在每個節(jié)點中,選用3150芯片外加一塊a2 kb的flash存儲器芯片at29c257來存儲應用程序、數(shù)據(jù)和通信協(xié)議等神經芯片固件。神經芯片和存儲器之間的連接如圖2所示。 監(jiān)控結點位于中心控制室,能顯示實時水溫,用戶通過它對遠端加熱裝置器進行水溫設置。監(jiān)控節(jié)點中神經芯片的i/o部分電路如圖3所示。 在本電路中,用戶調節(jié)電位器
uron芯片為核心,同時包括收發(fā)器、地址譯碼電路、復位電路、晶振電路及eprom等。主控制模塊通過固件完成lontalk協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸,并通過事件調度完成用戶定義的各種計算、i/o事件處理及網絡報文處理等功能。lonworks節(jié)點的示意圖如圖1所示。主控制模塊用于通信和控制:微控制器89c51實現(xiàn)對輸入/輸出數(shù)據(jù)的處理及驅動功能,在抄表模塊中主要是對脈沖輸入信號的計數(shù),并完成與主控制模塊的數(shù)據(jù)傳輸。主控制模塊中的收發(fā)器負責將節(jié)點連入網絡,不同的通信介質要求采用相應的收發(fā)器:在抄表模塊中,可以采和ftt-10a收發(fā)器,適用于雙絞線介質;或采用plt-22收發(fā)器,適用于電力線通信介質。 自動抄表系統(tǒng)以lonworks現(xiàn)場總線技術為基礎。系統(tǒng)由下面幾部分組成:計算機、抄表管理軟件、數(shù)據(jù)集中器、抄表節(jié)點模塊、中繼器、modem、水電氣脈沖表等。 抄表模塊實時采集各路脈沖表脈沖輸出信號,并將脈沖數(shù)累計存放在抄表模塊ram內,根據(jù)設定的分段時間及當前時刻,將采集到的數(shù)據(jù)累計到不同的時間段上,實現(xiàn)分時段計數(shù)。抄表模塊存儲器具有掉電保護功能,防止掉電丟失脈沖累加值。數(shù)據(jù)集中器具有較大容量