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基于LonWorks技术的智能节点的设计与组网应用

作　者: 吴昊
导　师: 汤钰鹏
学　校: 北京交通大学
专　业: 电气工程
关键词: LonWorks 神经元芯片 PIC单片机智能节点网络性能配置属性
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 72次
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内容摘要

LonWorks现场总线以其初涉的开放性、互操作性,逐渐成为目前最有竞争力的现场总线之一。实现LonWorks技术的核心在于开发LonWorks的智能节点,但是仅仅凭借单一的处理器Neuron芯片无法完成实时性高的数据处理,不能满足控制量较多的现场设备的要求。本文在分析和研究了以神经元芯片、Neuron C、LonTalk协议为核心的LonWorks总线技术基础上,探讨了一种基于主机结构的LonWorks智能节点的开发与设计,充分发挥它在处理数据上的优越性,满足系统实时监控的要求。分别阐述了基于PIC18F452和dsPIC30F4011的LonWorks智能节点的软硬件开发过程,接口分别采用串行总线SPI和并行I／O接口方式。针对列车通信网络的特殊要求,设计、搭建了基于LonWorks技术的列车运行监控试验平台。该试验平台的LonWorks网络包含列车级LON总线和车厢级LON总线,以温控、门控等为监控对象。并进行相应的通讯实验,基本达到了预期设计目的。最后,本文分析了智能节点的性能和配置属性对网络性能的影响,通过选择合理的配置属性来提升LonWorks网络性能。通过对列车试验平台中LonWorks智能节点的研发和组网研究,为今后列车LonWorks网络的实用打下坚实的理论基础。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-14
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 LonWorks技术发展历程和应用现状  11-12
  1.3 课题研究的目的意义和主要内容  12-14
    1.3.1 课题研究的意义  12-13
    1.3.2 课题研究的具体工作  13-14
2 LonWorks现场总线技术  14-20
  2.1 LonWorks技术概述  14
  2.2 神经元(Neuron)芯片  14-16
    2.2.1 Neuron芯片结构  14-16
    2.2.2 网络接口和I/O对象  16
  2.3 Neuron C语言和网络变量  16-17
  2.4 LonTalk协议  17-19
    2.4.1 LonTalk协议简介  17-18
    2.4.2 LonTalk协议的命名和寻址  18-19
    2.4.3 LonTalk协议的信道  19
  2.5 本章小结  19-20
3 LonWorks智能节点的设计  20-46
  3.1 智能节点开发概述  20-21
  3.2 Neuron芯片通信模块的硬件设计  21-26
    3.2.1 通信模块的控制电路  21-24
    3.2.2 通信模块的驱动电路  24-26
  3.3 基于PIC18F452的智能节点设计  26-37
    3.3.1 基于PIC18F452的智能节点硬件设计  27-31
    3.3.2 主机PIC18F452的SPI通讯程序设计  31-34
    3.3.3 从机Neuron芯片的SPI通讯程序设计  34-37
  3.4 基于dsPIC30F4011的智能节点设计  37-44
    3.4.1 基于dsPIC30F4011的智能节点硬件设计  38-40
    3.4.2 从机Neuron芯片的并行通讯程序  40-43
    3.4.3 主机dsPIC30F4011的并行通讯程序  43-44
  3.5 本章小结  44-46
4 LonWorks组网设计及应用  46-60
  4.1 LonWorks组网分析  46-50
    4.1.1 LonWorks网络的拓扑结构  47
    4.1.2 LonWorks网络的节点  47-50
  4.2 LonWorks组网与安装  50-54
    4.2.1 LonWorks网络的搭建  50-53
    4.2.2 LonWorks网络的安装  53-54
  4.3 LonWorks网络的编程与节点启动  54-58
    4.3.1 LonWorks网络的编程  54-57
    4.3.2 LonWorks网络的节点启动  57-58
  4.4 LonWorks网络的测试与验证  58-59
  4.5 本章小结  59-60
5 LonWorks网络性能分析与优化  60-68
  5.1 LonWorks网络性能优化  60-63
    5.1.1 LonWorks网络硬件优化  60-61
    5.1.2 LonWorks网络软件优化  61-63
  5.2 进一步的研究工作  63-67
    5.2.1 心跳/最大接收时间  64-65
    5.2.2 时限阈值  65-66
    5.2.3 最小差值  66-67
  5.3 本章小结  67-68
6 结论  68-69
参考文献  69-71
附录  71-72
作者简历  72-74
学位论文数据集  74

基于LonWorks技术的智能节点的设计与组网应用

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