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基于多处理器结构的LonWorks网络控制节点的设计和研究

作　者: 严宇
导　师: 李春茂
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: ATmega128芯片 双口RAM LonWorks 控制节点 立体车库
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


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Neuron 3150芯片的LonWorks网络控制节点管理楼宇内众多的控制对象,但是Neuron 3150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ATmega128芯片作为主处理器,利用ATmega128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Neuron 3150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Neuron 3150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。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章 绪论  12-19
  1.1 引言  12-13
  1.2 LonWorks总线特点  13-14
  1.3 LonWorks技术的国内外研究概况  14-15
  1.4 课题研究意义  15-16
  1.5 本课题的来源和主要研究内容  16-19
    1.5.1 课题来源  16
    1.5.2 主要研究内容  16-19
第2章 LonWorks技术及系统开发资源介绍  19-32
  2.1 LonWorks技术介绍  19-27
    2.1.1 LonTalk协议  19-22
    2.1.2 神经元芯片Neuron 3150芯片介绍  22-24
    2.1.3 网络变量  24-25
    2.1.4 Neuron C语言  25-27
    2.1.5 NodeBuilder节点开发工具  27
  2.2 系统开发资源介绍  27-31
    2.2.1 Lon控制模块  27-29
    2.2.2 ATmega128芯片  29-30
    2.2.3 双端口存储器DS1609芯片  30-31
  2.3 本章小结  31-32
第3章 系统硬件结构设计  32-47
  3.1 系统功能需求及总体方案设计  32-34
  3.2 核心系统设计  34-38
    3.2.1 主处理器外围电路模块  34-36
    3.2.2 电源电路模块  36-37
    3.2.3 复位电路模块  37
    3.2.4 JTAG接口电路模块  37-38
  3.3 通信电路设计  38-39
    3.3.1 多处理器间通信结构的比较  38-39
    3.3.2 通信电路设计  39
  3.4 人机交互电路设计  39-42
    3.4.1 键盘模块设计  40-41
    3.4.2 液晶模块设计  41-42
  3.5 存储电路设计  42-43
    3.5.1 I~2C通信电路  42-43
    3.5.2 数据存储电路工作原理  43
  3.6 外部输入输出电路设计  43-44
  3.7 两种模式LonWorks节点硬件设计比较  44-45
  3.8 PCB电路设计要点  45-46
  3.9 本章小节  46-47
第4章 系统软件设计  47-78
  4.1 系统总体设计方案  47-48
  4.2 人机交互平台模块软件设计  48-55
    4.2.1 人机交互平台模型建立  48-49
    4.2.2 液晶模块软件实现  49
    4.2.3 键盘模块软件实现  49-52
    4.2.4 人机交互平台软件实现  52-55
  4.3 数据存储及安全验证模块软件设计  55-62
  4.4 通信模块软件设计  62-68
    4.4.1 通信模块模型建立  62-64
    4.4.2 通信部分软件实现  64-68
  4.5 两种模式LonWorks节点软件设计比较  68-69
  4.6 车辆存取控制节点的应用示例  69-77
    4.6.1 立体车库智能控制系统介绍  69-71
    4.6.2 车辆存取控制节点的具体实现  71-77
  4.7 本章小结  77-78
第5章 节点调试及组网研究  78-88
  5.1 系统硬件电路测试  78-79
    5.1.1 硬件电路测试  78
    5.1.2 测试中遇到的问题及解决方法  78-79
  5.2 系统软件调试  79-84
    5.2.1 软件调试  79-82
    5.2.2 调试中遇到的问题及解决方法  82-84
  5.3 组网研究  84-87
    5.3.1 节点网络安装  84-86
    5.3.2 LonWorks网络的现场监控  86-87
  5.4 本章小结  87-88
结论  88-89
致谢  89-90
参考文献  90-94
附录  94-99
攻读硕士学位期间发表的论文  99-100

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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