5结构的LonWorks网络控制节点的设计和研究

西南交通大学

硕士学位论文

基于多处理器结构的LonWorks网络控制节点的设计和研究

姓名：严宇

申请学位级别：硕士

专业：电力电子与电力传动

指导教师：李春茂

20100501

西南交通大学硕士研究生学位论文第１页

摘要

随着信息技术的发展，现场总线技术被广泛应用于工业自动化和楼宇自动化领域。在楼宇自动化领域，作为现场总线的一种ＬｏｎＷｏｒｋｓ因其优秀的互操作性、开放性以及强大的分布式处理能力等优势成为楼宇自控系统中主要采用的控制网络技术。

在ＬｏｎＷｏｒｋｓ控制网络中通常使用基于Ｎｅｕｒｏｎ３１５０芯片的ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络控制节点管理楼宇内众多的控制对象，但是Ｎｅｕｒｏｎ３１５０芯片本身计算处理能力弱，无法满足复杂多样的应用环境，这就给我们提出了新的要求：如何在利用Ｎｅｕｒｏｎ３１５０芯片强大通信功能的前提下充分发挥网络控制节点的控制功能。为此，我们设计了一种基于多处理器结构的ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络控制节点，利用主处理器的强大控制功能来弥补Ｎｅｕｒｏｎ３１５０芯片控制能力弱的缺点，同时利用Ｎｅｕｒｏｎ３１５０芯片的通信功能将所设计的网络控制节点很好的融入ＬｏｎＷｏｒｋｓ控制网络中。

在多处理器结构的ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络控制节点的硬件设计方面采用ＡＴｍｅｇａｌ２８芯片作为主处理器，利用ＡＴｍｅｇａｌ２８芯片丰富的片内资源和数量众多的可编程Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端口设计了外部控制电路。从处理器选择Ｌｏｎ控制模块，利用Ｌｏｎ控制模块内Ｎｅｕｒｏｎ３１５０芯片的通信功能将该网络控制节点很好的接入ＬｏｎＷｏｒｋｓ控制网络中。软件方面利用模块化的程序设计思路为网络控制节点设计了众多常用的控制功能如：人机交互平台、数据存储及安全验证、数据通信等。在主从处理器的通信中做了改进，采用双口ＲＡＭ芯片完成主从处理器之间的数据交换，双口ＲＡＭ通信方式有效的解决了主从处理器之间因时钟不同步而存在的数据传输问题。

最后，在研究过程中我们分别从硬件设计、软件设计以及实际应用几个方面对基于Ｎｅｕｒｏｎ３１５０芯片的ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络控制节点和基于多处理器结构的ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络控制节点做了比较，通过比较证明后者的优势。并且在立体车库智能控制系统中的进行实验，验证了基于多处理器结构的ＬｏｎＷｏｒｋｓ网络控制节点的可行性。关键词ＡＴｍｅｇａｌ２８芯片：双口ＲＡＭ；ＬｏｎＷｏｒｋｓ；控制节点；立体车库

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Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗ池ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｆｉｅｌｄｂｕｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

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ａｋｉｎｄｏｆｔｈｅｏｆｉｔｓｆｉｅｌｄｂｕｓ，ＬｏｎＷｏｒｋｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．

Ｉｎｔｈｅｓｕｃｈｂｅｃｏｍｅｓｌｅａｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｎｅｔｗｏｒｋ，ｂｅｃａｕｓｅａｓ：ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ，ｏｐｅｎｎｅｓｓａｎｄｐｏｗｅｒｆｕｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＬｏｎＷｏｒｋｓ

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ｔｈｏｓｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｉｎａｗｅａｋｔｈａｔｉｔｉｓｕｎａｂｌｅｔｏｓａｔｉｓｆｙａｃｏｍｐｌｅｘ

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ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔａｋｉｎｇａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｆｕｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅＮｅｕｒｏｎ３１５０ｃｈｉｐ．Ｉｎｏｒｄｅｒ

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ＬｏｎＷｏｒｋｓ，ＡＴｍｅｇａ１２８ｃｈｉｐＡｓｆｏｒｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅ

ｗｏｒｋｓａｓｍｕｌｔｉｐｒｏｃｅｓｓｏｒ—ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｈｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．ＢａｓｅｄｔｈｅｒｉｃｈｉｎｔｅｍａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ｐｏｒｔｓｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙＡＴｍｅｇａｌ２８，ｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｅｌｅｃｔｒｉｃｃｉｒｃｕｉｔｈａｓ

ａｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ．ｎｌｅａｓｓｉｓｔａｎｔ－ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｉｓＬｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅｗｉｔｌｌａＮｅｕｒｏｎ３１５０ｃｈｉｐ

ｉｎｓｉｄｅｗｈｉｃｈｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｔｒｏｌｎｏｄｅｉｎｔｏｔｈｅＬｏｎＷｏｒｋｓｃｏｎｔｒｏｌｎｅｔｗｏｒｋ．Ｉｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ，ｓｏｍｅｃｏｍｍｏｎｌｙ

ｓｔｏｒａｇｅｕｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅｓ，ｓｕｃｈ２Ｌｓ：ｈｕｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍ，ｄａｔａａｎｄｓａｆｅｔｙｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ｄａｔａ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ，ａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｕｓｉｎｇｍｏｄｕｌｅｏｒｉｅｎｔｅｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ａｐｒｏｐｏｓｅｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｐａｒｔｏｆｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｄｕａｌ—ｐｏｒｔｇｈＭ０乏ａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈｅｘｃｈａｎｇｅｄａｔａｂｅｔｗｅｅｎｔ …… 此处隐藏：2224字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……