Q2686無線CPU和LonWorks的無線監(jiān)控網關設計

4．1 LonWorks通信模塊設計
LonWorks通信模塊作為一個單獨的部件安裝在設備的主板上，方便插拔。LonWorks通信模塊分Lon-Works雙絞線智能通信模塊或 LonWorks電力線智能通信模塊，LonWorks雙絞線智能通信模塊與LonWorks電力線智能通信模塊設計成接口完全兼容的結構。需要 LonWorks雙絞線接口時安裝上LonWorks雙絞線智能通信模塊，需要LonWorks電力線接口時安裝上LonWorks電力線智能通信模塊，接口之間的切換非常方便靈活。
LonWorks雙絞線智能通信模塊主要由神經元芯片F(xiàn)T 3150核心處理器、FT-X1雙絞線智能收發(fā)器、外擴的RAM、EEPROM組成。FT 3150智能收發(fā)器有1個20 MHz神經元3150核心、O．5 KB的EEPROM和2 KB的RAM。通過外部存儲器總線，F(xiàn)T 3150收發(fā)器能夠尋址多達58 KB的外部存儲器，其中16 KB的外部非易失性存儲器保留用于存儲LonWorks系統(tǒng)的固件；它支持無極性的總線型、星型、自由型等拓撲布線結構。LonWorks電力線智能通信模塊是由神經元芯片PL3150核心處理器、PLT-22電力線收發(fā)器、外擴的RAM、EEPROM等組成。LonWorks電力線智能通信模塊與載波通信耦合電路連接，將通信數(shù)據(jù)耦合到交流220 V低壓電力線上進行數(shù)據(jù)傳輸。LonWorks通信模塊與Q2686無線CPU通過串行口2進行通信和數(shù)據(jù)傳輸。
4．2 Q2686無線CPU的設計
Q2686模塊內部包含了一個無線通信模塊及一個ARM9 32位內核的中央處理器，32 Mb閃存及16 Mb的RAM，與一些無線通信模塊需要外擴CPU、閃存、RAM相比，這部分的電路設計比較簡單。Q2686無線CPU模塊使用100針的接口與印刷電路板連接，主要引出電源、UART、USB、SIM卡、RTC、I／O口等引腳。
4．3 輸入／輸出控制單元的設計
本產品設計有3路光電隔離開關量輸入和3路光電隔離繼電器輸出，通過通用I／O口對3路開關量輸入進行實時檢測，通過遠程命令或定時設置對3路繼電器輸出進行控制；輸入／輸出光電隔離并在輸入和輸出端口處增加Y電容和壓敏電阻增強EMC抗干擾能力。
4．4 電源電路的設計
電源是裝置中非常重要的部分，電源性能的好壞將直接影響整個裝置的穩(wěn)定性。本設計中采用的是開關電源。由于開關電源的功率開關管在開關過程中產生較大的傳導電磁干擾和諧波干擾，對附近的電氣設備造成電磁干擾，因此在開關電源中增加抗干擾和抑制干擾產生的措施是十分必要的，如在輸入端增加共模電感，Y電容、 X電容，在輸出端增加LC濾波電路等措施。
在GSM／GPRS脈沖發(fā)射模式下，電源應該能夠在瞬間釋放很高的電流峰值，為射頻部分提供3．6 V的電壓，3．6 V的電壓經過若干個調整管，提供基帶信號所需要的2．8 V和1．8 V。

5 程序設計
因為硬件分Q2686無線CPU和LonWorks通信模塊兩大模塊，所以程序設計也相應地分為兩部分，一部分是Q2686無線CPU內的程序設計，一部分是LonWorks通信模塊內的程序設計。
5．1 Q2686無線CPU內的程序設計
使用Wavecom公司提供的Open AT開發(fā)套件，用Open AT project wizard創(chuàng)建工程項目，其中可以選擇Eclipse或VC作為開發(fā)環(huán)境。編程主要使用Open ATAPI函數(shù)，Open AT開發(fā)套件提供非常豐富的API接口函數(shù)，方便程序員編程。
Q2686無線CPU內的程序設計按功能又可以分為2部分：一部分是通用的程序設計，包括SIM卡的初始化、讀寫設置參數(shù)、TCP／IP網絡連接、數(shù)據(jù)的 TCP／IP發(fā)送接收等，其程序流程如圖3所示；一部分是UARTl和UART2的數(shù)據(jù)發(fā)送接收處理程序，與具體的應用相關。UARTl用于RS485總線的數(shù)據(jù)發(fā)送及接收處理，主要包括輪詢RS485計量終端，在收到計量終端返回的數(shù)據(jù)后，首先進行數(shù)據(jù)的校驗、提取、保存及發(fā)送給監(jiān)控中心；UART2主要用于和LonWorks通信模塊的通信，也包括數(shù)據(jù)發(fā)送及接收處理。UART2的數(shù)據(jù)發(fā)送主要是將監(jiān)控中心發(fā)送過來的指令發(fā)給LonWorks通信模塊，以便監(jiān)控中心能夠在遠端對LonWorks現(xiàn)場監(jiān)測網絡進行控制；UART2的數(shù)據(jù)接收處理主要是將LonWorks通信模塊送來的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的校驗、提取、保存及發(fā)送給監(jiān)控中心。
5．2 LonWorks通信模塊內的程序設計
LonWorks通信模塊使用了Neuron神經元芯片，其程序設計需要使用：Echelon公司LonMaker和 NodeBuilder。兩個軟件。先使用LonMaker創(chuàng)建LonWorks網絡節(jié)點，再對單個網絡節(jié)點使用NodeBuilder。開發(fā)環(huán)境進行程序的編寫。編程語言使用Neuron C語言，這是一種專門為Neuron芯片設計的程序設計語言，在標準C的基礎上進行了自然擴展，是一個開發(fā)LonWorks應用的有力工具。 LonWorks通信模塊的程序功能主要是輪詢Lon-Works計量終端，在收到計量終端返回的數(shù)據(jù)后，首先進行數(shù)據(jù)的提取，然后發(fā)送給Q2686無線 CPU；或者是接收Q2686無線CPU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，經過解析后發(fā)送到LonWorks現(xiàn)場監(jiān)測網絡的某個計量終端。

結 語
LonWorks控制網絡技術的先進性使其最近幾年的發(fā)展非常迅速，應用范圍日益廣泛；另外，GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸十分便捷，隨著其資費不斷下調，在監(jiān)控領域的應用越來越多。本文中的GPRS／LON無線監(jiān)控網關結合了LonWorks技術及GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術，具有很高的應用價值。