基于COM20022的10Mbps令牌總線局域網(wǎng)

2004年8月A版

摘  要：本文介紹如何利用COM20022實現(xiàn)令牌總線局域網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：COM20022；令牌環(huán)；局域網(wǎng)；ARCNET

引言

　　總線局域網(wǎng)的總線爭用使得它不適合于一些對時間有嚴格要求的實時控制系統(tǒng)，而ARCNET(Attached Resource Computer NET)具有可靠性高、通信速率高、可確定的網(wǎng)絡(luò)性能以及遠距離通信能力等特點，是一種理想的現(xiàn)場總線技術(shù)。它具有以下3個突出優(yōu)點：第一，它采用令牌傳遞協(xié)議保證在確定的時間內(nèi)完成消息的傳輸；第二，它支持長度可變的數(shù)據(jù)幀(0~507字節(jié))，額外開銷小，加上其總線速率高(可達10Mbps)，使得其對短消息有良好的響應(yīng)能力；第三，內(nèi)置的16位CRC校驗和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議使得其有較高的可靠性和軟件操作簡單。ARCNET網(wǎng)絡(luò)在物理上是一個總線網(wǎng)，而邏輯上卻是一個令牌環(huán)。COM20022是SMSC公司的一款高速率嵌入式ARCNET控制器，利用COM20022容易實現(xiàn)10Mbps令牌總線局域網(wǎng)。

COM20022

　　COM20022支持總線速率最高可達10Mbps，速率可以在寄存器中設(shè)置。能夠支持多種微處理器，數(shù)據(jù)總線口寬8/16位可選，集成了2K字節(jié)的雙端口RAM，新增了可編程DMA通道。軟件可編程節(jié)點ID號，支持最大255個節(jié)點。增加或減少節(jié)點時網(wǎng)絡(luò)自動重構(gòu)，支持重復(fù)節(jié)點ID檢測。網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點按節(jié)點ID由小到大的順序構(gòu)成一個邏輯環(huán)路，令牌沿著邏輯環(huán)在各個節(jié)點之間傳遞，獲得令牌的節(jié)點就可以發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀，如果沒有數(shù)據(jù)發(fā)送，則令牌傳遞給相鄰的下一個邏輯節(jié)點。令牌循環(huán)傳遞，為各個節(jié)點提供平等的網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)。

COM20022和微處理器的接口

　　COM20022為了能適配更多的微處理器的類型，而不增加額外引腳，它具有自動適配微處理器的功能。既能兼容INTEL的微處理器(如圖1)，又能兼容MOTOROLA的微處理器。接入的總線有復(fù)合方式和非復(fù)合方式兩種。COM20022是通過地址線A0的狀態(tài)來確定其數(shù)據(jù)總線的類型的。若A0接地，COM20022為復(fù)合總線；若A0接微處理器的地址線A0，則COM20022為非復(fù)合總線。

　　下面是COM20022確定其數(shù)據(jù)總線類型的初始化程序：

unsigned char Com20022Init(COM20022_CONFIG xdata *cfg)

{

                     ...

    /*intialize the bus type of the Com20022*/

    TO_ADDR_LO_REG( 0 );       /*奇地址寫操作*/

    temp = FROM_ADDR_LO_REG( );     /*奇地址

                                   讀操作*/

                     ...

 }

　　首先對COM20022的奇地址寄存器進行一次寫操作，然后進行一次讀操作。一旦總線類型被確定，COM20022將會保持這種接口模式不變，直到下次復(fù)位為止。

COM20022網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動芯片

　　COM20022在互聯(lián)時，距離非常近時可以不加驅(qū)動器，比如同一個儀器的內(nèi)部。兩個或多個(不超過255個)ARCNET設(shè)備需要連接時，就需要加上驅(qū)動器。圖2和圖3中都是用75176，這是一個直流耦合RS-485驅(qū)動器。由于RS-485接口比較簡單，只需要5類雙絞線就可以傳輸，所以安裝和維護都比較方便。為了更方便選擇傳輸媒質(zhì)，還可以使用SMSC的HYC9088A，這是一個雙絞線和同軸電纜兼容的驅(qū)動器，但是它只支持最高2.5Mbps總線速率。如果需要傳輸距離更遠時，可以使用光纖收發(fā)器，傳輸距離可達一公里以上。

組網(wǎng)

　　利用COM20022可以做網(wǎng)卡，插入計算機的擴展槽，用連接電纜讓所接入的計算機組成令牌總線局域網(wǎng)，也可以利用COM20022做數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備實現(xiàn)點到點或點到多點的數(shù)據(jù)傳輸。為了更好的組網(wǎng)，也可以使用HUB來擴展網(wǎng)絡(luò)。HUB分為兩類，一類是無源HUB，一類是有源HUB。無源HUB價格便宜。無源HUB一般有4個端口，用來連接星形結(jié)構(gòu)的同軸電纜收發(fā)器。有源HUB實際是一種電路中繼器，可以使用多種連接介質(zhì)互聯(lián)。覆蓋范圍遠比無源HUB遠，能隔離電纜故障和防止信號反射，常用于分布式星形網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)時，還需要用到終結(jié)器，使用同軸電纜時，任何不用的無源HUB端口或電纜都要用93Ω的終結(jié)器終結(jié)；使用雙絞線時，終結(jié)器插入位于電纜末端的網(wǎng)卡上，終結(jié)器阻值為所用雙絞線的特性阻抗的值。網(wǎng)卡、HUB、終結(jié)器三者具備后，就可以組網(wǎng)了，所組成的網(wǎng)絡(luò)就是令牌總線局域網(wǎng)。

　　ARCNET令牌總線局域網(wǎng)布線方式主要有兩種：一種是總線型，另一種是星型總線型。

總線結(jié)構(gòu)

　　同軸電纜為連接介質(zhì)的總線結(jié)構(gòu)與以太網(wǎng)細纜方式相類似，如圖2所示。ARCNET總線最大長度305米?？陕?lián)接的設(shè)備最多8個。設(shè)備與總線的聯(lián)接通過T型聯(lián)接器，該聯(lián)接器的頂部與電纜相連，底部與網(wǎng)卡相連。電纜兩端必須用93W的終結(jié)器來終結(jié)。

　　當使用雙絞線為連接介質(zhì)時，即適合這種介質(zhì)的網(wǎng)卡有兩個端口，一端口連本節(jié)點，另一端口連下一節(jié)點，如此級連，最大可連17個節(jié)點(使用直流耦合的RS-485)。兩端的網(wǎng)卡多余端口可以接上終結(jié)器。圖3所示為帶兩個RJ11連接器的網(wǎng)卡，不連的兩個端口接上了120W終結(jié)器。

星形總線結(jié)構(gòu)

　　星形總線布線是以HUB為中心，形成一種多星形互連在一起的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。這種結(jié)構(gòu)之所以稱為總線是由于所有工作站共享公共電纜。

　　這種結(jié)構(gòu)可使用同軸電纜，也可使用雙絞線。在使用同軸電纜時，HUB可以是有源的，也可以是無源的。如果使用有源HUB，總線電纜便插入其端口之一，其余的端口連接工作站。工作站與有源HUB的最大距離為610米。

　　當使用雙絞線時，需要使用有源HUB， HUB與文件服務(wù)器相連，工作站也與其直接相連。在這種方式下，服務(wù)器或工作站與有源HUB之間的距離最大可為1220米。網(wǎng)卡上不用的端口必須用93Ω的終結(jié)器短接。表1給出組網(wǎng)時網(wǎng)段允許最大長度和單總線網(wǎng)段允許最大節(jié)點數(shù)(總線輸率為2.5Mbps)。

結(jié)語

　　利用COM20022實現(xiàn)令牌總線局域網(wǎng)有許多優(yōu)點。在實時控制等領(lǐng)域，媒質(zhì)選擇靈活，組網(wǎng)方便，是一款優(yōu)秀的ARCNET控制器。目前在我單位研制的數(shù)字式車內(nèi)通信系統(tǒng)中得到了較好的運用，在數(shù)據(jù)傳輸和實時語音通信都取得了較好的效果。

參考文獻：

1.        Standard MicroSystems Corporation.COM20022 Rev. 04/20/2000