1 概述
LonWorks现场总线（简称 LON总线）是美国 Echelon公司推出的部分操作网络，为集散式监控体系供给了很强的完结手法，成为当今盛行的现场总线技能之一。现在的测控体系中，衔接在现场总线网络上的每一个节点，即传感器、变送器、履行器等都不再是单功用的传统外表，而是具有数据收集、转化、操控、核算、报警、确诊及数字通讯等功用的智能化设备（智能节点）衔接在网络上的各种智能现场设备同享总线信道，进行数据和信息交流，彼此和谐作业组成一个完好的现场总线操控体系。LON总线技能运用开放式的通讯协议 LonTalk，为设备之间交流操控状况信息建立了一个通用规范并，在硬件芯片的支撑下完结了实时性和接口的直观、简练的现场总线的使用要求。在 LON总线技能中一切节点都包含一个用以完结通讯办理、输入、输出和操控等功用的神经元芯片（Neuron Chip）– LON总线技能的中心，它不仅是 LON总线的通讯处理器，也是数据收集和操控的通用处理器， LON总线技能中一切网络的操作实际上都是通过它来完结的。因而网络中节点的规划是完结 LON总线技能的一个关键所在。
2 智能节点开发的一般办法
智能节点是操控网络中散布在现场级的根本智能单元，首要用于承受和处理来自传感器的输入数据，履行通讯和操控使命以及操控履行起操作等。智能节点中的中心技能是 LONTALK协议和神经元芯片。智能节点的开发分为两类：一类是使用神经元芯片完结一切的作业（包含通讯和用户使用程序），节点中不再包含其他处理器。这类智能节点成为根据神经元芯片的节点。另一类是只使用神经元芯片完结通讯作业，而用户的使用程序由其他的处理器（如微处理器、微操控器或PC机来完结）这种智能节点成为根据主机的节点。
（1） 以Neuron芯片为中心的操控节点图1为以Neuron芯片为中心的操控节点的结构框图。神经元芯片是一组杂乱的 VLSI器材，通过共同的硬件固件相结合技能，使一个 Neuron芯片简直包含一个现场节点的大部分功用若加上收发器就能够构成一个典型的现场操控节点。此规划办法因为Neuron芯片是8位总线，现在只支撑最高主频是10MHz，因而它能完结的功用也非常有限，关于一些杂乱的操控如带有PID算法的单回路多回路的操控就显得无能为力。且其片载操作体系根据一种巡检机制，不太合适于实时性很强的操控节点。
（2） 选用MIP结构的操控节点
图2为Host Base结构的节点框图。鉴于办法（ 1）的缺陷，选用 MIP结构是处理这一问题的好办法，将 Neuron芯片作为通讯协处理器，用高档主机（上位办理机）的资源来完结杂乱的测控功用。
关于这种办法，因为高档主机（上位办理机）和各智能节点间，归于多对一通讯，当节点增多时，简单引起网络的堵塞，且一旦产生网络堵塞，网络上的数据传输功率将明显下降。
此外，现有大多 LON网络的智能节点使用中，数据收集体系一般选用单片机或 DSP（数字信号处理器）作为 CPU，操控 ADC（模/数转化器）、存储器和其他外围电路的作业。可是单片机的时钟频率较低，难以习惯高速数据收集体系的要求，而 DSP尽管能够完结较高速的数据收集，但其速度进步的一起也进步了体系的本钱。FPGA（现场可编程门阵列）有单片机和 DSP无法比拟的优势：时钟频率高，内部时延小；悉数操控逻辑由硬件完结，速度快，功率高；组成方式灵敏，能够集成外围操控、译码和接口电路。 3高速智能节点的规划
3.1高速智能节点的硬件体系结构规划
该高速智能节点是根据 FPGA架构来规划的。 FPGA是整个体系的操控中心和数据交流桥梁，并且能够完结对底层的信号快速预处理，在许多信号处理体系中，底层的信号预处理算法要处理的数据量很大，对处理速度要求很高，但算法结构相对比较简单，适于用FPGA进行硬件编程完结。
体系的原理框图如图3所示。
整个高速数据收集处理体系的首要硬件构成为：
1）ACEX1K系列EP1K30TC144-3：主处理器，是整个体系的操控中心和数据处理中心，特色是电路衔接I/O口多，速度快；
2）AD9288：完结4路8位采样，最高采样频率为 100 MSPS，合适使用与高速信号丈量仪器；；
3）Neuron芯片：通讯协处理器，担任通讯功用
4）双口RAM：主处理器与通讯协处理器的接口，完结数据交流；
5）收发器FTT-10A：将数据传递至 LON总线。
在操控台宣布收集指令或定时器的效果下，模仿输入经AD采样进入FPGA，通过FPGA里的信号处理模块和算法处理后存入RAM，经Neuron芯片读出至 LON网络。
3.2高速智能节点的软件规划 软件规划包含：数据收集和操控。
1）数据收集软件规划
数据收集当上位机宣布收集数据指令后，通过网络变量送到相应的节点，然后操控外部传感器履行相应的数据收集指令，并将收集到的数据经 A/D 转化送到神经元芯片，再通过网络变量传递，经 LNS DDE 动态数据衔接传递给监控软件，并进行图形化显现给操作者。这一流程能够不断循环进行，直到满意一切条件停止。这一部分的整体流程如图 4所示。
数据收集部分中心软件：本部分的首要功用是将收集到的模仿信号通过电平转化、滤涉及多路开关后分红 8 路信号，再进行 A/D 转化变成数字量，通过加工处理后，送至网络数据库，主动改写其间的网络变量的值。
2）操控软件规划
操控软件首要是担任对底层设备的操控。当操控中心在监控软件下宣布操控指令，经 DDE 传递给 LonWorks 网络，通过网络变量送到对应的节点，在通过 D/A转化，底层设备接纳后开端数据收集，然后进行检测是否有下一个操控指令。这一流程也是可不断循环直到满意一切条件停止。这一部分的整体流程如图 5所示。
3.3 试验成果 输入一正弦波，周期为1s，得到如图6示成果：
4 结束语
本规划成功的完结了使用FPGA芯片作为LON网络智能节点的主处理器，并且选用双口RAM完结了主处理器与NEURON芯片之间的数据传递。本体系合适大多数数据收集场合，能到达通用和高速的意图。
选用FPGA进行规划可缩短开产出产周期，并且现场灵敏性好，它不光包含了 MCU这一特色，并且可触及硅片电路的物理边界，并兼有串、并行作业方式，高速、高可靠性以及宽口径适用性等诸多方面的特色。因而，使用根据 FPGA的LON网络的高速智能节点的规划具有必定的实际意义和价值。
参考文献
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［4］梁阿磊，等。根据Lonworks网络的多处理器智能节点规划［J］。核算机研讨与开展 ，2000年4月;
本文的立异点：
一是使用FPGA芯片作为LON网络智能节点的主处理器，用于操控数据收集和处理，使得规划开发周期短，并且现场灵敏性好，NEURON芯片效果为通讯协处理器，并且选用了高速ADC，克服了现在大多数智能节点的使用中处理才能和收集速度方面的缺乏，并且下降了本钱；
二是使用双口RAM作为主处理器（FPGA芯片）和通讯协处理器（NEURON芯片）的接口，不需要进行通讯协议的转化而使收集数据直接送入LON网络，并且确保了接口的高速数据传送。
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