lonworks

二、Neuron固件
Neuron芯片的固件主要包括基于OSI参考模型的LonTalk协议、I/O驱动程序、事件驱动的多任务调试程度以及函数库等部分。

其中的LonTalk协议具有通用性，支持多种媒体和多种网络拓扑结构，并提供多种服务。

LonTalk协议可使控制信息在各种介质中可靠地传输。

表2列出了LonTalk与OSI 7层协议之间的比较，以及与Neuron芯片中三个处理器之间的关系。

表2 LonTalk与OSI7层协议的比较
三、Neuron C语言
Neuron C是基于ANSI C并针对LonWorks分布控制的应用，经优化、加强而成的一种程序设计语言。

它增强了对I/O支持、时间处理、报文传递等功能，其扩充部分包括软件定时器、网络变量、显式报文、一个多任务调试、EEPROM变量和杂函数等。

Neuron C语言提供的主要特征和支持包括以下内容。

（1）一个内部多任务调度程序：允许程序员以一种自然的方式逻辑地表达由事件引发的并行任务，
并可以控制任务执行的优先级。

（2）一个Run-Time函数库：调用时执行事件检
查、I/O管理、网络信息的接收和传送、Ueuron的多种
控制等。

（3）实现对I/O操作显式的控制：通过对I/O对
象的说明来定义标准化Neuron芯片特有的多功能I/O。

（4）新一级对象“网络变量”的说明语句：网络
变量作为Neuron C语言的对象，无论何时被赋值，其
值都可自动地传遍网络。

网络变量的引入和使用了节点间的数据共享。

（5）新语句“when”：定义由事件驱动的任务。

（6）支持显式报文传递：实现对基本LonTalk协议服务的直接访问。

（7）一种对毫秒和秒计时器对象说明的语句：它们在停止计数时将会激活用户定义的任务。

利用Neuron C语言提供的支持，可大大控制网络软件的开发和应用，使开发人员几乎感觉不到在网络环境下编程。

四、应用系统的基本组成
图3所示是基于Neuron芯片的应用系统，一般由下述器件构成。

1.Neuron芯片
它主要用于实现LonTalk协议服务，执行节点中的应用程序。

2.收发器
收发器其实是连接Neuron芯片和通信介质之间的接口，可支持比绞线、电力线、无线射频、光纤及红外等多种介质的通信。

由于Neuron固件中含有通信协议，因此，该器件的使用对构建网络环境的应用系统十分方便。

3.应用电路
应用电路是连接Neuron芯片的I/O引脚到诸如传感器、执行器、键盘、显示器等I/O设备所需的电子线路。

它需要按照不同的应用要求单独设计。

此时，只要通过配置I/O对象和编制Neuron C应用程序，就能控制该应用系统的工作，并实现网络环境的通信功能。

从图3所示的应用系统可知：Neuron芯片的I/O口可通过应用电路输入或输出数据，以与外界接口；借助于Neuron芯片固件中的LonTalk协议支持，Neuron芯片的通信口可通过收发器实现与网上其他应用系统的双向数据通信。

Neuron芯片的强大功能和组成应用系统的灵活结构，对组建分布式应用系统无疑是相当方便的。

3.1 智能节点设计：
一般说来，使用LonWorks技术组成的自动控制网络中，检测、控制点可分为四类，即数字量(开关量)输入/输出，模拟量输入/输出。

在节点设计时，可以根据应用要求和器件能力，选择各种输入输出的优化组合，形成系列产品。

下面以VACOM威世达公司的VCN通用智能节点系列产品为基础分别做一简要说明。

数字量(开关量)输入节点：
数字量(开关量)输入节点主要用于检测外部数字信号和具有开关状态的信号，比如检测继电器的闭合状态，某些开关的状态，电平信号的输入等，这类节点在设计过程中主要考虑的问题是如何将各种各样的数字量和开关量转换成Neuron芯片能够接收的信号，并且这类信号在输入通道上要加光电隔离器，以提高节点运行的安全性和可靠性。

数字量输出节点：
在LonWorks网络中，很多的控制机制都是通过数字量输出节点来完成的，比如继电器的驱动，各种显示器的驱动等。

在设计这类节点时，主要是要解决外部高电压、大电流的提供问题。

在电路中，同样也需要进行光电隔离，来提高节点的可靠性和安全性。

模拟量输入节点：
模拟量输入节点主要用于采集网络中的模拟信号。

由于模拟信号种类繁多，如电压信号、电流信号等，而这类信号根据应用的场合和使用的传感器不同，其范围也不尽相同，如电压信号可以是0～5V、0～10V、－5～＋5V、－10V～＋10V，电流信号可以是0～10mA，4～20mA等，所以模拟量输入节点的前端应增加信号整理电路，以使这些信号处于一个合理的范围内，便于采集。

由于Neuron芯片所提供的I/O接口只有11个引脚，所以在节点的设计中，大多都采用串行接口的A/D转换器，而Neuron芯片中的IO8～IO10提供了标准的SPI总线，为串行A/D到Neuron
芯片的连接提供了方便条件。

当然为了在节点中进一步提高数据采集速度，也可以使用并行接口的A/D器件，只是这种器件连接到Neuron芯片时，要使用较多的I/O口。

另外在节点中使用串行A/D器件可以比较容易地实现光电隔离、而在使用并行A/D时要实现光电隔离，由于速度和使用数量等方面的原因比较困难。

在进行模拟输入节点的设计时，还可以使用其他类型的A/D变换形式，比方说在A/D速度要求不高，精度要求较高的场合可以使用V/F变换来实现模拟量到数字量的转换。

模拟量输出节点：
模拟量输出节点对于驱动某些控制设备是必需的，比如步进马达的控制、一些调节阀的控制等。

和模拟量输入节点一样，在这类节点中使用最多的还是串行的D/A变换器件。

根据所控制对象的不同，可能要求模拟量输出节点提供不同的信号，如电压信号、电流信号等，所以在实际的设计中，要增加输出信号整理电路。

节点设计中的抗干扰措施：
过程通道是前向接A/D等)，后向接口(D/A等)与Neuron芯片或Neuron芯片之间进行信息传输的路径，在过程通道中长线传输的干扰是主要因素。

随着系统主振频率越来越高，系统过程通道的长线传输越来越不可避免。

例如，按照经验公式计算，当主机主振频率为1MHz时，传输线大于0.5m或主振为4MHz时，传输线大于0.3m,即作为长线传输处理。

为保证长线传输的可靠性，主要措施有光电耦合隔离、双绞线传输、阻抗匹配等。

比如在上述的节点设计中，一般都增加了光电隔离电路，一方面提高了节点的安全性，同时也增加了节点的抗干扰能力。

在LonWorks网络中传输媒体大多使用双绞线，它保证了信号传递的质量，从而可以使信号传送到足够远的地点。

另外在使用双绞线时，网络端点的阻抗匹配也是影响信号质量及传输距离的重要因素，在设计网络时要格外注意。

3.2 智能楼宇自动化系统实施
在实施楼宇自动化系统时，一般遵循下列步骤：建立控制逻辑；选择控制节点和其他设备；网络结构设计；布线；安装调试。

建立控制逻辑：即定义监控对象，确定监控点，以及监控对象与其他设备的通信方式。

楼宇自动化系统一般监控对象包括：暖通空调、照明、保安门禁、火灾报警、能源监测等，以及和大厦信息管理系统的接口。

控制逻辑是根据应用系统的监控要求确定的，例如，公共地段的照明按时间开关，办公室照明在有人进入时打开，公共门禁和HVAC按时间程序开关，保安系统使用动目标传感器等等。

监控对象的性质和监控要求决定了监控点的数目和类型(模拟量输入AI，模拟量输出AO，数字量输入DI，数字量输出DO等)，以及这些输入输出之间的关系。

选择控制节点及其它设备：
在确定好控制逻辑之后，就可以开始选择节点。

选择节点主要考虑采用何种节点以适合应用要求。

为简单起见，我们将节点分为两大类：通用节点和专用节点。

通用节点是可以通过使用Neuron
C编程监测控制多个输入/输出点，如VACOM－威世达公司的各种模拟量、开关量、数字量I/O
节点。

专用控制节点是已经定义为某种专用的输入/输出(如DI、DO、AI、AO)，如VACOM－威世达公司的电梯楼层显示节点、呼梯节点及轿箱节点、电动门锁控制节点、能量计费节点等。

通信类型：
即采用何种通信媒体(双绞线自由拓扑结构、信道电源线、供电线、无线)，要根据实际的需要和可能考虑。

一般来说，双绞线自由拓扑结构成本较低；信道电源线在需要使用电池或备用电源时比较适合；供电线在装修改造的工程中可能比较经济；无线在无法使用其他通信媒体时(例如无法连线时)提供解决办法。

在考虑通信类型时，还需要考虑是否需要采用路由器、网桥或重发器。

网络结构设计：
即确定每一个控制节点的位置，网络中使用节点的数量，及路由器、网桥和重发器的数量，网络的构型，即是否要有多个域(Domain)、子网(Subnet)、组(Group)，哪些节点属于哪个域和组。

还有人机界面，是否采用主监控PC等。