Lon总线多点I/O智能节点的开发
摘要：介绍了智能节点在现场总线控制系统中的重要性，给出了扩展智能节点的I/O点数的方法和电路原理图以及采用该智能节点组建的基于Lonworks技术的现场总线控制设备的应用实例。关键词：Lonworks 智能节点 I/O扩展
Lonworks现场总线由美国Echelon公司于1993年推出，由于其开放的网络操作系统、标准的网络通信协议、丰富的介质接口模板、支持多种介质之间相互通信等特点，在工业控制领域得到了广泛响应。目前已有多种支持Lonworks技术的芯片，Echelon公司的神经元芯片NeuronC31是一种集3个8位CPU及网络通信协议（LonTalk协议）为一体的芯片。采用该芯片构成的智能节点在Lonworks现场总线控制网络中起着举足轻重的作用，它能使现场设备之间相互通信，快速地交换信息，以满足系统实时监控的要求。但由于3150神经元芯片只提供11个通用I/O口，不能满足采集量和控制量要求较多的现场设备的要求，因此研究和开发基于神经元芯片的多点I/O的智能节点，是一项有意义的工作。
1 NeuronC3150神经元芯片的特点
NeuronC芯片既是Lonworks技术的核心也是智能节点的核心，目前由Toshiba和Motorola两家公司生产，主要包括NeuronC3150和NeuronC3120两种系列。3150芯片中包括E2PROM和RAM存储器，同3120芯片区别在于它无内部ROM，但具有访问外部存储器的接口，寻址空间可达64Kbyte。从这一点来说，3150比3120在节点开发上具有更好的灵活性。3150芯片内部带有3个8位微处理器：一个用于链路层的控制，另一个用于网络层的控制，第三个用于执行用户的应用程序。该芯片还包含11个I/O口和完整的LonTalk通信协议，它同时具有通信和控制功能。
2 基于神经元芯片智能节点的开发方法
基于神经元芯片开发的智能节点具有结构简单、成本低等优势，其开发方法可分为两种：（1）基于控制模块的硬件设计方法。采用这一方法的优势是可缩短产品的开发周期，因为控制模块通常都集成了神经元芯片、Flash程序存储器、收发器以及RAM等，用户只需设计自己的应用电路即可完成节点开发。（2）基于收发器的硬件电路设计方法。采用这一方法可以降低节点成本，提高节点的市场竞争力，但是这一方法需要在考虑应用电路设计的同时考虑神经元芯片与Flash存储器及RAM的接口电路，这对于电路板的设计加工及生产工艺的要求都较高。
3 智能节点的电路设计
节点采用主、背板结构。主板上集成有控制电路、通信电路和其他附加电路，其结构图如图1。背板设计为两种多点I/O模块（包括多点数字I/O模块和多点模拟I/O模块）。主、背板之间采用统一标准的20针接口。采用主、背板结构设计法，使得此智能节点的应用领域更为广泛，适应性、通用性和功能都大大增强，对于节点应用程序的开发也更为灵活。
3.1 主板电路设计
3.1.1 控制电路
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