基于LONWORKS的智能频率采集节点设计

1.引言

近年来LONWORKS测控网络技术在众多现场总线中异军突起，在数据采集与监控系统(SCADA)、工业控制、楼宇自动化、智能交通等领域广泛的应用。实现LONWORKS测控网络的关键是LONWORKS智能节点的开发。本文提出了两种LONWORKS频率采集节点的设计与实现方法，并对二者的优缺点进行了综合比较。

2.LONWORKS智能节点

LONWORKS智能节点的核心处理器神经元芯片是NEURON 3120或NEURON3150.神经元芯片具有独特的内部结构即：芯片内部集成了三个CPU,CPU-1是介质访问控制器，CPU-2是网络处理器，二者共同完成节点的网络通信功能，CPU-3是应用处理器，主要负责执行用户编写的代码以及用户代码调用的操作系统命令。典型的LONWORKS智能节点的结构有两种类型。一种是以NEURON芯片为核心的节点，NEURON芯片既处理用户应用又负责网络通信，如图1(a)所示;另一种是采用MIP结构的节点，NEURON芯片只充当通信处理器，节点的应用程序由主处理器来执行，如图1(b)所示.

ECHELON公司将双较线收发器FTT-10A与原有的神经元芯片集成在一起新近推出了双较线智能收发器FT3150、FT3120芯片。新的FT3150、FT3120芯片在外围电路的设计上和原有3150芯片是兼容的，从而节省了用户在外围电路设计上所花费的时间，不仅降低了节点的开发难度和开发成本，而且提高了节点的抗干扰性。此外FT3150、FT3120芯片还支持更高的输入时钟，最高输入时钟可达40M赫兹，大大提高了整个芯片的处理速度。因此设计采用FT3150芯片代替图1中的NEURON芯片和收发器，节点的结构更为简单.

3.基于神经元芯片的频率采集节点设计

LONWORKS是专用于工业测控领域的控制网络，为了方便使用NEURON芯片的11个I/O口可以通过编程定义为34种应用对象。其中周期输入对象、脉冲计数对象和总数输入对象都可对现场频率信号进行测量。下面分别给出这三类IO对象的简单应用:

周期输入对象可测量输入信号两个上升沿或两个下降沿之间的时间间隔简单应用如下：

当FT3150采用10M晶振时周期输入对象的分辨率是25.6us,脉冲计数输入对象可通过技术0.8388608s时间内的输入边沿，测量输入信号的平均频率，简单应用如下：

总数输入对象通过定时计数器记录输入信号的上升沿或下降沿跳变总数，当FT3150采用10M晶振时输入信号的最大频率是2.5M赫兹。

简单应用如下：