Lon總線在智能家庭圖像采集節(jié)點應用

本文通過一個具體的實例，介紹了Lon Works技術在智能家庭的具體應用。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單片機系列開發(fā)了低成本的圖像采集節(jié)點，并能通過上位機向用戶發(fā)送手機短信，有效地彌補了現(xiàn)在的智能住宅的不足。

1 系統(tǒng)結構

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

2 硬件設計

2.1 ZM460圖像采集模塊

　　ZM460圖像壓縮模塊采用JPEG壓縮技術，是一種內置JPEG壓縮功能的數(shù)字輸出嵌入式攝像設備，圖像具有多種分辨率,輸出完整的JPEG文件并結合最適應的網(wǎng)絡協(xié)議，將圖像通過RS232/485串口輸出圖像。由于該智能節(jié)點實時性要求不是很高，故本文采用W77E58單片機來控制。

2.2 W77E58單片機芯片

　　W77E58單片機芯片是一個快速并與8051單片機兼容的微控制器，它的內核經(jīng)過重新設計，提高了時鐘的速度和存儲器訪問周期速度,W77E58的指令執(zhí)行速度是標準8051單片機的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單片機低。W77E58內含32 KB Flash EPROM，工作電壓為4.5V~5.5V，具有1 KB片上外部存儲器，當用戶應用時使用片上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)進行緩存，調節(jié)W77E58單片機與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,內部包括3個微處理器：MAC處理器、網(wǎng)絡處理器、應用處理器。Neuron 3150芯片[2]的IO8、IO10通過雙排針I(yè)O口分別與W77E58單片機的串行通信口RXD、TXD連接。因為神經(jīng)元Neuron 3150芯片只支持半雙工異步通信,所以應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單片機的P2.4和P2.5引腳相連，為了增強驅動能力,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、復位電路和Service電路等。晶振電路為Neuron 3150芯片提供工作時鐘。復位電路用于在智能節(jié)點上電時產(chǎn)生復位操作。

2.5 Neuron芯片與PC機的連接

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

3 軟件設計

單片機與Neuron 3150芯片之間的通信流程圖如圖4所示。