基于LONWORKS的智能頻率采集節(jié)點設計

1.引言

近年來LONWORKS測控網絡技術在眾多現(xiàn)場總線中異軍突起，在數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、工業(yè)控制、樓宇自動化、智能交通等領域廣泛的應用。實現(xiàn)LONWORKS測控網絡的關鍵是LONWORKS智能節(jié)點的開發(fā)。本文提出了兩種LONWORKS頻率采集節(jié)點的設計與實現(xiàn)方法，并對二者的優(yōu)缺點進行了綜合比較。

2.LONWORKS智能節(jié)點

LONWORKS智能節(jié)點的核心處理器神經元芯片是NEURON 3120或NEURON3150.神經元芯片具有獨特的內部結構即：芯片內部集成了三個CPU,CPU-1是介質訪問控制器，CPU-2是網絡處理器，二者共同完成節(jié)點的網絡通信功能，CPU-3是應用處理器，主要負責執(zhí)行用戶編寫的代碼以及用戶代碼調用的操作系統(tǒng)命令。典型的LONWORKS智能節(jié)點的結構有兩種類型。一種是以NEURON芯片為核心的節(jié)點，NEURON芯片既處理用戶應用又負責網絡通信，如圖1(a)所示;另一種是采用MIP結構的節(jié)點，NEURON芯片只充當通信處理器，節(jié)點的應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計上和原有3150芯片是兼容的，從而節(jié)省了用戶在外圍電路設計上所花費的時間，不僅降低了節(jié)點的開發(fā)難度和開發(fā)成本，而且提高了節(jié)點的抗干擾性。此外FT3150、FT3120芯片還支持更高的輸入時鐘，最高輸入時鐘可達40M赫茲，大大提高了整個芯片的處理速度。因此設計采用FT3150芯片代替圖1中的NEURON芯片和收發(fā)器，節(jié)點的結構更為簡單.

3.基于神經元芯片的頻率采集節(jié)點設計

LONWORKS是專用于工業(yè)測控領域的控制網絡，為了方便使用NEURON芯片的11個I/O口可以通過編程定義為34種應用對象。其中周期輸入對象、脈沖計數對象和總數輸入對象都可對現(xiàn)場頻率信號進行測量。下面分別給出這三類IO對象的簡單應用:

周期輸入對象可測量輸入信號兩個上升沿或兩個下降沿之間的時間間隔簡單應用如下：

當FT3150采用10M晶振時周期輸入對象的分辨率是25.6us,脈沖計數輸入對象可通過技術0.8388608s時間內的輸入邊沿，測量輸入信號的平均頻率，簡單應用如下：

總數輸入對象通過定時計數器記錄輸入信號的上升沿或下降沿跳變總數，當FT3150采用10M晶振時輸入信號的最大頻率是2.5M赫茲。

簡單應用如下：