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基于LonWorks的在系統(tǒng)編程技術(shù)
摘要：LonWorks技術(shù)的應(yīng)用使得在系統(tǒng)編程的內(nèi)涵得以更充分的體現(xiàn)。本文在概要介紹ISP以及LonWorks技術(shù)的基礎(chǔ)上，詳細說明采用基于Neuron芯片的控制節(jié)點實現(xiàn)對CPLD進行在系統(tǒng)編程的具體方法。關(guān)鍵詞：Neuron 控制節(jié)點 在系統(tǒng)編程（ISP） CPLD
引言
在系統(tǒng)編程ISP（In System Programming）是指在用戶設(shè)計的目標(biāo)系統(tǒng)或印刷電路板上為重新配置邏輯，或?qū)崿F(xiàn)新的功能而對器件進行編程或反復(fù)編程。隨著EDA工具的普及和ISP器件的日益成熟，ISP技術(shù)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。ISP技術(shù)的應(yīng)用使得硬件設(shè)計軟件化，其顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在：簡化生產(chǎn)流程；利用同一硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多種系統(tǒng)功能，使之成多功能硬件；在不特殊電路板資源的情況下進行電路板級測試；邊界掃描測試；通過Modem和ISP編程接口實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程維護和升級。
對ISP器件的編程可通過PC機進行，利用1條編程電路（或稱下載電纜）將準(zhǔn)確定時的編程信號提供給該器件。但是，這種方法不能使各種器件的數(shù)據(jù)下載脫離EDA工具獨立進行，真正意義上的在系統(tǒng)可編程難以實現(xiàn)。對于ISP器件的編程也可以通過微處理器的控制程序?qū)崿F(xiàn)，這就為基于Neuron芯片的LON網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供了應(yīng)用空間。
Lon(Local Operating Networks)總線是美國Echelon公司1991年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)，目前已廣泛應(yīng)用于測控網(wǎng)絡(luò)中。LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)在控制系統(tǒng)引入了網(wǎng)絡(luò)的概念。在該技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以方便地實現(xiàn)分布式的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，并使得控制系統(tǒng)更高效、更靈活、更易于維護和擴展。利用分布的智能控制節(jié)點進行在系統(tǒng)編程無需編程電纜，而且能夠充分地利用系統(tǒng)資源，簡化編程操作，大大拓展了在系統(tǒng)編程技術(shù)的應(yīng)用范圍。
1 基于Neuron芯片的控制節(jié)點
1.1 Neuron芯片簡介
Neuron芯片的LonWorks節(jié)點的核心部分，它既能管理通道，同時具有輸入/輸出以及控制等能力。該芯片主要包括Neuron 3120和3150兩大系列。二者的區(qū)別是3150芯片中無部ROM，但擁有訪問外部存儲器的接口，尋址空間可達64KB，可用于開發(fā)更為復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，Noeuron芯片內(nèi)部固化了完整的LonTalk通信協(xié)議，確保節(jié)點間的可靠通信和互操作。芯片內(nèi)部有3個8位CPU協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)Lon節(jié)點的通信和控制功能；11個編程I/O口；5個網(wǎng)絡(luò)通信端口提供3種工作方式；單端方式、差分方式和專用方式。
1.2 控制節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)
Lon網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有2種類型：基于Neuron芯片的節(jié)點（Neuron芯片是唯一的處理器）和基于主機的節(jié)點（主處理器可以是微控制器、PC機等）。一個典型的現(xiàn)場總線控制節(jié)點的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包含以下幾個部分功能塊；應(yīng)用CPU、I/O處理單元、通信處理器、收發(fā)器和電源。無論哪種類型的節(jié)點都有1片Neuron芯片用于通信和/或控制、1個I/O接口用于連接1個或多個I/O設(shè)備，另外還有1個收發(fā)器負(fù)責(zé)將節(jié)點連接上網(wǎng)。
本設(shè)計中控制節(jié)點的基本結(jié)構(gòu)如圖2所法。該節(jié)點主要包括Neuron芯片、128KB
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