海思iGate系列LonWorks網關產品獨創的LonWorks網絡變量自綁定技術，已經成為LonWorks技術行業的經典，受到了國際、國內同行業的矚目與垂涎。海思強大的技術給行業應用帶來了前所未有的體驗。眾所周知，LonWorks網關是一類通信協議轉換設備，大家可以理解為翻譯器，就是把LonWorks總線所采用的LonTalk協議轉換為其它現場總線通信協議（如485總線Modbus RTU協議）。LonTalk協議是一種面向對象的、開放的通信協議，以LonWorks網絡變量形式在LON總線上進行傳輸。LonWorks節點設備之間的通信是通信節點間LonWorks網絡變量相互綁定來實現的，需要采購LonWorks系統集成工具（如LonMaker軟件）來完成。
LonWorks(Local Operating Networks,局部操作網絡)總線是由美國Echelon公司推出的一種先進的現場總線技術。由于LonWorks控制網絡的開放性、高速性和互操作性,它已廣泛用于工業、樓宇、家庭、辦公設備、交通運輸、能源等自動化領域。在這些應用領域中，存在著大量的第三方設備，這些設備采用的是其它現場總線，如RS232、RSA85、CAN、BACnet等，其中，EIA RS-232-C/RS-485通信網絡在控制系統中應用最為普及。許多設備大都只提供RS-232或RS-485/422接口,不能直接接入LonWorks網絡。因此,需要將現場LON網絡介質上的信息轉換為RS-232-C/RS-485標準的信號,或將RS-232-C/RS-485標準信號轉換為包含LonTalk協議的數據,從而實現不同網絡間的數據傳輸,同時也為上位PC機、底層工作站提供轉換接口。本文介紹的是市場上常見的一種LonWorks協議轉換器的設計方法，是為LonWorks智能節點與EIA RS-232-C/RS-485標準的串行I/O設備進行通信,實現現場節點與上位PC機或其它RS-232-C/RS-485控制設備之間的可靠的數據傳遞。為海思新員工及行業讀者提供一種設計思路，所謂它山之石可以攻玉，作為一種技術引導，希望對大家有所助益。
1、LonWorks總線節點硬件組成
智能節點以Neuron神經元芯片為核心,其硬件電路還包括收發器、EEPROM、雙口RAM、譯碼電路和service電路等。以神經元芯片構成網絡接口,由它通過LonTalk協議與網上的其它智能節點通信,并通過雙口RAM的訪問實現與其它網絡系統的數據交換。節點中用雙口RAM充當不同網絡通信過程中現場信息的接收、發送緩沖區,完成最近發送到達的交換數據的存儲轉發功能,緩解和避免系統緩存緊張和瓶頸的產生。用非易失性存儲器EEPROM存放LonTalk網絡協議固件、多任務調度程序、網絡適配器通信管理程序以及網絡配置信息等。
2、LonWorks總線節點基本架構
以Neuron 3150神經元芯片主構成的LonWorks現場總線一側,其基本功能是實現LON網絡上的智能節點功能；另一側是由單片機系統構成的串行通信接口,其功能是實現EIA RS-232-C/RS-485標準的串行通信.在這兩部分間采用了雙口RAM CY7C130芯片作為數據共享區。CY7C130通信接口電路的左端口與Neuron 3150芯片連接,右端口與8051單片機系統連接。雙口RAM的兩端都有獨立的數據線、地址線和控制線,兩端都可對雙口RAM的任意單元進行操作.只要兩端不同時對同一地址單元進行操作就不會發生沖突。BUSY顯示本端口想要存取的地址正在被另一個端口操作,發生硬件沖突時,后操作一端的BUSY信號有效。
3、LonWorks總線節點抗干擾設計
LonWorks設備往往工作在復雜的電磁環境中,其自身各部分與周圍其它電子設備之間,都不可避免地存在各種形式的電磁干擾和靜電放電。為了保證通信的準確無誤,延長硬件使用壽命,該通信節點在設計上結合LonWorks電路自身特點,采用有關接地、屏蔽和濾波的適當處理,有效減小了電磁干擾的影響。針對收發器FTT-10A,設計抗干擾電路時,應主要圍繞印刷電路板上星形地結構和火花隙的設計。對于靜電放電(ESD),在印刷電路板(PCB)設計中,采用火花放電隙,能夠削弱到達收發器和后續緩沖器電路的ESD能量,使用箝位二極管,能大大增強節點承受來自網絡連接端的ESD能力。對于電磁干擾,應盡量保證強噪聲源(如DC/DC變換器、時鐘電路等)遠離收發器FTT-10A。
4、LonWorks總線軟件
在LON網程序設計中使用Neuron C語言。Neuron C是一種基于ANSI C且帶有網絡通信和高級硬件設備接口擴展語句的高級語言。它增加了對I/O、事件處理、消息傳遞和分散數據目標的支持,擴充了包括軟件定時器、網絡變量、顯示消息、一個多任務調度程序以及其它各具特點的函數等。采用Neuron C語言開發的應用程序,可直接在Lonbuilder神經元仿真器上進行調試,因此應用程序的開發可獨立于硬件設計進行。
海思iGate系列LonWorks智能網關產品先進的網絡變量自綁定功能，極大地解放了系統調試人員，無需用戶采購昂貴的LonWorks集成工具，無需調試人員復雜的工程現場LonWorks網絡變量綁定工作，給用戶帶來了系統建設成本的降低與系統調試的輕松愉悅。
