LonWorks-USB互联适配器的设计开发

摘要：LonWorks技术的核心是神经元芯片，介绍了神经元芯片的一种I/O应用模式——并行口I／O模式，并介绍了基于此I／O模式设计开发的LonWorks协议与USB标准的互联适配器。
　　关键词：LonWorks神经元芯片并行口I/O模式EZ-USB
　　
　　ＬｏｎＷｏｒｋｓ技术是美国Ｅｃｈｅｌｏｎ公司于上世纪９０年代初推出的一种现场总线技术。ＬＯＮ（ＬｏｃａｌＯｐｅｒａｔｉｎｇＮｅｔｗｏｒｋ）的意思为局部操作网络，它是用于开发监控网络系统的一个完整的技术平台，ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线在网络通讯方面具有突出的优点，作为现场总线中的佼佼者在国内各个领域的测控系统中广泛流行。
　　
　　通用串行总线（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ，即ＵＳＢ）是一种快速、灵活的总线接口。与其它通信接口相比，ＵＳＢ总线接口最大的特点是易于使用，这主要表现在成本低、适用于多种设备、支持热插拔等方面，并且所有的配置过程都由系统自动完成，无需用户干预。目前，市场上供应的ＵＳＢ控制器主要有两种：带ＵＳＢ接口的单片机（ＭＣＵ）和纯粹的ＵＳＢ接口芯片。本文采用Ｃｙｐｒｅｓｓ公司推出的带智能ＵＳＢ接口的ＥＺ－ＵＳＢ单片机。该单片机极大地降低了ＵＳＢ外设的开发难度，为ＰＣ机外设的制造商提供了一个性能优良、价格较低的设计方案。采用ＵＳＢ接口设计开发的ＬＯＮ网互联适配器很好地解决了传统适配器由于ＲＳ－２３２与ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ互联而造成的速度上的瓶颈。
　　
　　１系统框图及工作原理
　　
　　１．１系统框图
　　
　　系统框图如图１所示。
　　
　　互联适配器是ＬＯＮ网与ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ的接口，在通信过程中起着关键的作用，它既完成了ＬＯＮ网与ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ的互联，又实现了数据的交换。互联适配器作为ＬＯＮ网的一个特殊的网络节点——通信处理器，能按照ＬｏｎＴａｌｋ协议与ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线上所有分布在现场的智能节点进行对等的数据通信，起到上传下达的桥梁作用。当现场的测控设备有数据送到ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络上时，互联适配器负责把所有发送给它的信息接收下来，将测控设备发送来的ＬｏｎＴａｌｋ显式报文重新打包装帧，向ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ发送。同时，它将从ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ接收来的已解析的数据按ＬｏｎＷｏｒｋｓ现场总线通信协议构造ＬｏｎＴａｌｋ显式报文，发送给ＬｏｎＷｏｒｋｓ网上的测控设备。
　　
　　相对ＵＳＢ系统而言，ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ是ＵＳＢ主机，互联适配器只是ＵＳＢ外部设备。在整个ＵＳＢ系统中只有一个主控制器，即主机（ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ），主机是总线控制者，ＵＳＢ设备响应主机请求。系统软件设计部分也是针对主机和外部设备这两部分展开的。
　　
　　１．２工作原理
　　
　　互联适配器中采用Ｎｅｕｒｏｎ芯片预定义的并口Ｉ／Ｏ应用模式实现双ＣＰＵ的通信，并行口的速率可达３．３Ｍｂｐｓ，实现了高数据速率。
　　
　　并行Ｉ／Ｏ应用模式下利用Ｎｅｕｒｏｎ芯片的１１个Ｉ／Ｏ口进行通信，其中，ＩＯ０～ＩＯ７为双向数据线，ＩＯ８～ＩＯ１０为控制信号线，借助令牌传递／握手协议，并行Ｉ／Ｏ口可用来外接处理器，实现Ｎｅｕｒｏｎ芯片与外接各类微处理器之间的双向数据通信，在这里采用ＥＺ－ＵＳＢ单片机与Ｎｅｕｒｏｎ芯片互连。主机ＰＣ／Ｌａｐｔｏｐ控制ＵＳＢ外部设备，通过互联适配器与ＬＯＮ网各现场节点通信，其实质就是互联适配器中ＥＺ－ＵＳＢ单片机与Ｎｅ

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