基于LONWORKS的智能頻率采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1.引言

近年來LONWORKS測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在眾多現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)化、智能交通等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)LONWORKS測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是LONWORKS智能節(jié)點(diǎn)的開發(fā)。本文提出了兩種LONWORKS頻率采集節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)二者的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了綜合比較。

2.LONWORKS智能節(jié)點(diǎn)

LONWORKS智能節(jié)點(diǎn)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(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)即：芯片內(nèi)部集成了三個(gè)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(diǎn)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(diǎn)的結(jié)構(gòu)有兩種類型。一種是以NEURON芯片為核心的節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)，NEURON芯片只充當(dāng)通信處理器，節(jié)點(diǎn)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(jì)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(jì)上所花費(fèi)的時(shí)間，不僅降低了節(jié)點(diǎn)的開發(fā)難度和開發(fā)成本，而且提高了節(jié)點(diǎn)的抗干擾性。此外FT3150、FT3120芯片還支持更高的輸入時(shí)鐘，最高輸入時(shí)鐘可達(dá)40M赫茲，大大提高了整個(gè)芯片的處理速度。因此設(shè)計(jì)采用FT3150芯片代替圖1中的NEURON芯片和收發(fā)器，節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單.

3.基于神經(jīng)元芯片的頻率采集節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

LONWORKS是專用于工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域的控制網(wǎng)絡(luò)，為了方便使用NEURON芯片的11個(gè)I/O口可以通過編程定義為34種應(yīng)用對(duì)象。其中周期輸入對(duì)象、脈沖計(jì)數(shù)對(duì)象和總數(shù)輸入對(duì)象都可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)頻率信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。下面分別給出這三類IO對(duì)象的簡(jiǎn)單應(yīng)用:

周期輸入對(duì)象可測(cè)量輸入信號(hào)兩個(gè)上升沿或兩個(gè)下降沿之間的時(shí)間間隔簡(jiǎn)單應(yīng)用如下：

當(dāng)FT3150采用10M晶振時(shí)周期輸入對(duì)象的分辨率是25.6us,脈沖計(jì)數(shù)輸入對(duì)象可通過技術(shù)0.8388608s時(shí)間內(nèi)的輸入邊沿，測(cè)量輸入信號(hào)的平均頻率，簡(jiǎn)單應(yīng)用如下：

總數(shù)輸入對(duì)象通過定時(shí)計(jì)數(shù)器記錄輸入信號(hào)的上升沿或下降沿跳變總數(shù)，當(dāng)FT3150采用10M晶振時(shí)輸入信號(hào)的最大頻率是2.5M赫茲。

簡(jiǎn)單應(yīng)用如下：