摘要：为了处理LonWorks设备现场智能操控及长途监控的需求，提出了经过嵌入式网关完结LON网和以太网协议的转化计划。本网关选用电力线收发器PL3150和带有以太网操控器的微处理器LPC1778别离完结LonWorks网络和以太网的接口功用。一起还运用LPC1778戎靡蕴网操控器树立Web服务器，完结了一个长途监控渠道，到达了长途智能交互与监控的意图。本文给出了该智能网关硬件渠道和软件渠道的计划和完结办法。
LonWorks技能是美国Echelon公司于90年代初推出的一种现代总线技能，它具有开放性、高速性和互操作性而已被各行业广泛运用。而LonWorks设备往往作业环境恶劣，其本身各部分与周围其他电子设备之间不可防止存在各种方式的电磁搅扰和静电放电，确保LonWorks设备的安全安稳运转有着严重的含义。
LonWorks设备运转过程中触及的参数很多，操控战略杂乱，为了处理其现场长途监控的需求，有必要开宣布一款自动化程度高的智能网关，完结LonWorks协议和TC/IP协议的转化，将Lon网和以太网互连，然后到达对远方的LonWorks设备运转会集的、长途的监控的意图。
而传统的网关根本选用16位单片机来完结，受限于其运算才干低、存储空间小的特色，而不可以适用于多任务、实时性高的运用环境。本文规划的规划的一款嵌入式LonWorks网络智能网关，选用32位的ARM为主控芯片并嵌入μC/OS—II操作体系，具有可以满意多任务、实时性、快速性高级杂乱监控环境的功用。
1 体系整体结构
图1给出了体系结构示意图，下位机设备将收集到的监控参数经过电力线上传至智能网关，LonWorks网关根据电力通讯协议将已将收集到的数据经过协议转化将Lon网协议的数据包转化成TCP协议数据包上传到ARM内置服务器;远端的监视器作为嵌入式智能网关的人机界面互动渠道将长途指令发送到智能网关，智能网关经过电力线下传至下位机设备，下位机设备根据电力线通讯协议接纳相应的长途指令，并完结相应的长途操控。
2 硬件规划
硬件渠道由3个部分组成，包含由Lon网数据收集收发模块、Lon网协议和LwIP协议转化模块和以太网通讯模块结构框图如图2所示。
2.1 Lon网协议和LwIP协议转化模块
该模块是整个体系的中心，其不只包含网络协议转化功用，并且完结体系其它显现传输功用。该模块的主控芯片为NXP公司出产的LPC17 78，其片上资源包含512 Kb的FLASH存储器、高达64 Kb的SRAM，体系时钟频率可高达120 MHz，一起可内嵌操作体系。LPC1778内置外部总线操控器，经过总线方法读写双口RAM，然后完结与数据收集收发模块的高速数据交流。别的，嵌入式WEB服务器的架构需求大容量的存储器，片上资源已不可以满意现有的需求，因而外部扩展一片16 Mb的FLASH SST25VF016B。
2.2 以太网接口模块
以太网接口是网关与以太网通讯的要害部分，本规划中选用的主控芯片LPC1778内嵌一个以太网操控器，经过扩展网卡芯片DP83848C和一个RJ45接口来完结以太网通讯接口。以太网操控器支撑精简的媒体独立接口RMII，可在半双工、全双工方式下供给10M/100Mbps的以太网接入。咱们选用RMII协议方法和MIIM(媒体独立接口办理)串行总线、以及MDIO(办理数据输入/输出)相结合的方法来完结与网络芯片的衔接。运用RMII接口方法时需求接入一个50 MHz的外部有源晶振。
2.3 数据收集收发模块
该模块中心器材为电力线收发器PL3150。PL3150是Echelon公司出产的根据开放性ANSI规范的电力智能收发器，其可按LonTalk协议与LonWorks网络上的一切节点进行通讯。PL3150经过地址线、数据线以及操控信号线与双口RAM衔接。双口RAM咱们选用IDT71321，其支撑总线读写方法，有2 KB的存储容量。双口RAM作为PL3150和ARM之间数据接纳和发送的缓存区。该规划计划可完结两模块之间数据的高速、安稳、低误码率的传输。
3 网关软件规划
3.1 网关软件结构规划
软件结构如图3所示，包含2个首要部分：
1)ARM端软件规划。软件渠道由嵌入式μC/OS—II操作体系为根底构建，并运用LwIP协议完结TCP/IP协议，上层的运用程序为WEB服务程序以及网关协议转化程序。
2)PL3150端设备接口数据通讯程序。
3.2 网络协议转化程序
在网关中最重要的是完结两个不同网络的协议转化。在LonWorks网络中，节点与节点进行通讯时，常选用特定的网络变量的方式进行。网络变量只要数据类型相同的输入网络变量和输出网络变量才干树立衔接。在本网关作业过程中，根据图2所示的结构原理，当下位机设备需求向上位机发送数据信息时，将会对自己的输出网络变量进行更新，发送到LonWorks网络上;当PL3150监测到这些网络变量时，将对与之绑缚的输入网络变量进行更新并发送到双口RAM的数据缓冲区;ARM芯片经过外部总线读取双口RAM，其内部以太网操控器根据所运用协议将数据包进行封装，发送到以太网协议的运用层。相反，当上位机想要对远端现场设备进行操控时，也要对相应的网络变量进行更改。
在协议转化过程中，双口RAM作为一个同享存储器可以进行双方读写操作。为了防止数据信息交流时的读写抵触、发生竞赛，在读写操作时要进行操控以进行同步拜访。本文选用经过守时查询操控地址的值来进行同步拜访操作。将2 KB的双口RAM划分为3个首要部分宋寄存不同内容：寄存ARM对PL3150的操控信息;寄存PL3150向ARM发送的数据信息;操控同步拜访信息。
3.3 μC/OS—II操作体系移植
