Lon總線在智能家庭圖像采集節(jié)點(diǎn)應(yīng)用

本文通過一個具體的實(shí)例，介紹了Lon Works技術(shù)在智能家庭的具體應(yīng)用。LON總線是美國ECHELON公司1991推出的為集散式監(jiān)控系統(tǒng)提供的實(shí)現(xiàn)手段，并有一系列完整的開發(fā)平臺。

作者采用神經(jīng)元芯片Neuron 3150并配合W77E58單片機(jī)系列開發(fā)了低成本的圖像采集節(jié)點(diǎn)，并能通過上位機(jī)向用戶發(fā)送手機(jī)短信，有效地彌補(bǔ)了現(xiàn)在的智能住宅的不足。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)是智能家庭系統(tǒng)中的子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)的是：當(dāng)有人進(jìn)入該區(qū)域時則立即進(jìn)行圖像采集，通過各個模塊進(jìn)行處理后經(jīng)LON總線送入上位機(jī)并通知用戶，該系統(tǒng)屬于家庭安全防范中的一部分。由于本文的需要，只設(shè)置了1個節(jié)點(diǎn)(也可以有多個節(jié)點(diǎn))。設(shè)計中采用通用的LonWorks節(jié)點(diǎn)模塊，以神經(jīng)元芯片Neuron3150作為主控制端，W77E58單片機(jī)作為受控端進(jìn)行圖像采集處理。其系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計

2.1 ZM460圖像采集模塊

　　ZM460圖像壓縮模塊采用JPEG壓縮技術(shù)，是一種內(nèi)置JPEG壓縮功能的數(shù)字輸出嵌入式攝像設(shè)備，圖像具有多種分辨率,輸出完整的JPEG文件并結(jié)合最適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將圖像通過RS232/485串口輸出圖像。由于該智能節(jié)點(diǎn)實(shí)時性要求不是很高，故本文采用W77E58單片機(jī)來控制。

2.2 W77E58單片機(jī)芯片

　　W77E58單片機(jī)芯片是一個快速并與8051單片機(jī)兼容的微控制器，它的內(nèi)核經(jīng)過重新設(shè)計，提高了時鐘的速度和存儲器訪問周期速度,W77E58的指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)8051單片機(jī)的1.5~3倍。在相同的吞吐量及低頻時鐘情況下，電源消耗也比8051單片機(jī)低。W77E58內(nèi)含32 KB Flash EPROM，工作電壓為4.5V~5.5V，具有1 KB片上外部存儲器，當(dāng)用戶應(yīng)用時使用片上SRAM，可節(jié)省更多IO口。FIFO存儲器用作對ZM460圖像采集模塊所采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，調(diào)節(jié)W77E58單片機(jī)與ZM460圖像采集模塊之間速度的差異,從而采集到完整圖像。ZM460模塊與W77E58單片機(jī)之間采用的是RS232接口。

2.3 Neuron 3150芯片

　　Neuron 3150芯片是LON總線的核心,內(nèi)部包括3個微處理器：MAC處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器、應(yīng)用處理器。Neuron 3150芯片[2]的IO8、IO10通過雙排針I(yè)O口分別與W77E58單片機(jī)的串行通信口RXD、TXD連接。因?yàn)樯窠?jīng)元Neuron 3150芯片只支持半雙工異步通信,所以應(yīng)用程序處理器在處理其他事件時將不能夠再顧及串行輸入，有可能發(fā)生丟失串口字符的現(xiàn)象。為解決該問題，可以使用硬件握手協(xié)議,Neuron 3150芯片的IO0和IO1作為RST、CTS信號,分別與W77E58單片機(jī)的P2.4和P2.5引腳相連，為了增強(qiáng)驅(qū)動能力,中間再加1個反相器。如圖2所示。

2.4 Neuron 3150芯片收發(fā)器

　　收發(fā)器是智能節(jié)點(diǎn)與LON網(wǎng)之間的接口,是通信電路的核心。雙絞線收發(fā)器是最通用的收發(fā)器類型。本設(shè)計采用變壓器耦合型收發(fā)器FTT-10A。神經(jīng)元芯片收發(fā)器的電路圖如圖3所示。另外，還有晶振電路、復(fù)位電路和Service電路等。晶振電路為Neuron 3150芯片提供工作時鐘。復(fù)位電路用于在智能節(jié)點(diǎn)上電時產(chǎn)生復(fù)位操作。

2.5 Neuron芯片與PC機(jī)的連接

　　Neuron芯片與PC機(jī)通過雙絞線連接。主機(jī)是1臺PC機(jī)，通過PCLTA可以自由地在Lon Works上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。PCLTA(PC Lon Talk Adapter)是一個網(wǎng)絡(luò)適配器，在驅(qū)動程序的作用下，主機(jī)通過PCLTA上網(wǎng)，充當(dāng)上位機(jī)的角色，它是Lon Works網(wǎng)絡(luò)的一個特殊節(jié)點(diǎn),其作用是：與神經(jīng)元芯片進(jìn)行通信及與外界進(jìn)行通信(包括手機(jī))。

3 軟件設(shè)計

單片機(jī)與Neuron 3150芯片之間的通信流程圖如圖4所示。