專利名稱：串口到LonWorks網(wǎng)智能接口卡的制作方法
一、簡介說明Neuron芯片支持的異步串行I/O的最大比特速率是4800bps，且工作方式為半雙工，極大的限制了通信的響應(yīng)速度且兼容性較差，本專利設(shè)計(jì)了比特速率最高可達(dá)9600bps且可實(shí)現(xiàn)全雙工工作方式的串口-LonWorks網(wǎng)轉(zhuǎn)接接口。二、硬件電路設(shè)計(jì)

圖1為整個(gè)轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)的硬件框圖。
單片機(jī)使用AT89c52，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)為256Bytes，有全雙工的UART的串行口，32條I/O(P0~P4)線，含EPROM。Neuron芯片提供了3種并行I/O工作方式Master，Slave A，Slave B。我們采用Slave B方式，這樣，Neuron芯片相當(dāng)于單片機(jī)的存儲(chǔ)映象I/O設(shè)備，而單片機(jī)相當(dāng)于Neuron芯片的并行I/O設(shè)備。工作在Slave B方式的Neuron芯片在單片機(jī)的地址空間中相當(dāng)于兩個(gè)寄存器，一個(gè)是讀、寫數(shù)據(jù)寄存器(偶地址)；一個(gè)是只讀狀態(tài)寄存器(奇地址)。單片機(jī)通過對這兩個(gè)寄存器的訪問實(shí)現(xiàn)與Neuron芯片的數(shù)據(jù)并行傳輸。
單片機(jī)與Neuron芯片的詳細(xì)連接圖如圖2。
并行口速率最大可達(dá)3.3MByte/s，與串行設(shè)備通信的最高速率由單片機(jī)決定，可達(dá)9600bit/s。三、軟件設(shè)計(jì)軟件部分包括單片機(jī)與串行I/O設(shè)備之間的通信軟件、Slave B的通信軟件、以及單片機(jī)與Slave B的通信軟件。
a)實(shí)現(xiàn)握手/令牌傳遞協(xié)議為實(shí)現(xiàn)與并行I/O設(shè)備的通信并保證安全可靠，Neuron芯片固件執(zhí)行令牌傳遞協(xié)議，以防止總線沖突。在任一給定的時(shí)間，僅有一個(gè)設(shè)備擁有令牌。令牌為一虛擬寫令牌，它決定著哪一設(shè)備擁有寫總線權(quán)(發(fā)送數(shù)據(jù)和令牌或僅發(fā)送令牌不發(fā)送數(shù)據(jù))。若單片機(jī)有令牌，它有權(quán)將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)發(fā)送給Neuron芯片或?qū)懣偩€權(quán)(令牌)交給Neuron芯片；Neuron芯片有令牌時(shí)，它可將其準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)或交出寫總線權(quán)。令牌在單片機(jī)與Neuron芯片之間交替?zhèn)鬟f。當(dāng)Neuron芯片復(fù)位時(shí)，令牌由單片機(jī)持有。
圖3為單片機(jī)與Neuron芯片之間令牌傳遞的操作過程。
由于單片機(jī)是非Neuron處理器，所以必須編程實(shí)現(xiàn)該握手協(xié)議，而Slave B一方只需調(diào)用Neuron C提供的相應(yīng)函數(shù)和事務(wù)即可。握手協(xié)議的操作對編程人員是透明的，其中要注意的一點(diǎn)是Slave B保持令牌不能超時(shí)，以防止Neuron芯片復(fù)位。
b)協(xié)議命令格式圖4描述了協(xié)議的命令格式。命令的第一字節(jié)為命令類型CMD_XFER＝0x01、CMD_NULL＝0x00、CMD_RESYNC＝0x5A、CMD_ACKSYNC＝0x07；data length是實(shí)際數(shù)據(jù)的長度，不包括EOM；EOM是命令結(jié)束字節(jié)(0x00)，它只發(fā)送，接收方不讀該字節(jié)，主要是通過該字節(jié)保持HS為讀方可寫的狀態(tài)以便傳遞令牌。
c)命令的使用令牌傳遞命令的使用Neuron芯片在復(fù)位后單片機(jī)即擁有令牌，單片機(jī)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，即將數(shù)據(jù)送出，然后放棄令牌；若無數(shù)據(jù)發(fā)送，則周期性的將令牌傳遞給Neuron芯片。
同步命令的使用單片機(jī)監(jiān)視Neuron芯片的復(fù)位，其自身的復(fù)位也要觸發(fā)Neuron芯片的復(fù)位。同步的實(shí)現(xiàn)是由擁有令牌的單片機(jī)發(fā)送再同步命令給Neuron芯片，觸發(fā)它發(fā)回應(yīng)答同步，單片機(jī)收到應(yīng)答后同步即告完成。
d)握手處理因?yàn)槊看沃荒茏x寫1個(gè)字節(jié)，每個(gè)命令的執(zhí)行都有著復(fù)雜的握手過程。HS是主要的握手信號(hào)，用于控制實(shí)際數(shù)據(jù)的傳送。HS由Neuron芯片驅(qū)動(dòng)，它告知單片機(jī)目前自身是忙還是閑，當(dāng)Neuron芯片執(zhí)行一次讀或?qū)憯?shù)據(jù)操作后，HS狀態(tài)位置“0”，當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行一次讀或?qū)懖僮骱?，HS狀態(tài)位置“1”，是這由硬件控制的，并非由固件控制。單片機(jī)在程序中輪詢該狀態(tài)位，即可正確地啟動(dòng)自身的讀或?qū)懖僮鳌?br> 權(quán)利要求
1.一種串口通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為LonWorks網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的設(shè)備，該設(shè)備由串口通信接口、單片機(jī)、Neuron芯片和LonWorks通信接口組成，其特征是Neuron芯片采用Slave B并行I/O工作方式，Neuron芯片相當(dāng)于單片機(jī)的存儲(chǔ)映象I/O設(shè)備，而單片機(jī)相當(dāng)于Neuron芯片的并行I/O設(shè)備。
2.一種通信軟件，包括單片機(jī)與串行通信接口之間的通信軟件、Slave B的通信軟件、以及單片機(jī)與Slave B的通信軟件，其特征是Neuron芯片執(zhí)行令牌傳遞協(xié)議，決定哪一設(shè)備擁有寫總線權(quán)(發(fā)送數(shù)據(jù)和令牌或僅發(fā)送令牌不發(fā)送數(shù)據(jù))。令牌在單片機(jī)與Neuron芯片之間交替?zhèn)鬟f。當(dāng)Neuron芯片復(fù)位時(shí)，令牌由單片機(jī)持有。
全文摘要
LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供了一個(gè)平坦的、對等式的控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它給各種各樣的控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供良好的端到端的解決方案，是世界日用電器和控制設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化方面重要的跨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的工業(yè)控制一般都使用串口(RS232、RS485)進(jìn)行通信，其優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)簡便，成本低，目前已有眾多成熟的基于串口通信的產(chǎn)品與系統(tǒng)。本專利研制的串口－LonWorks網(wǎng)智能接口設(shè)備可以將基于串口的通信產(chǎn)品連入LonWorks網(wǎng)絡(luò)，成為LonWorks網(wǎng)絡(luò)中的智能節(jié)點(diǎn)。這就為同時(shí)利用了LonWorks網(wǎng)絡(luò)對等式控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特點(diǎn)和傳統(tǒng)基于串口通信產(chǎn)品的低成本優(yōu)勢提供了一個(gè)有效的途徑。
文檔編號(hào)H04L29/02GK1447569SQ0211562
公開日2003年10月8日 申請日期2002年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者羅志祥, 李非, 于曉晨 申請人:武漢華哲科技發(fā)展有限公司