LON和LonWorks技术解析
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三种工业总线及其中的现场总线
一，工业总线三种基本类型*传感器级总线，即485总线网络*设备级总线，即HART总线网络*现场总线，即FieldBus现场总线网络现场总线定义：现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网现场总线分为以下几种：下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。
1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。
该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。
基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。
FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。
后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。
FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。
2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。
CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。
CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。
CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。
已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
LON和LonWorks技术教学内容
第二节 LonTalk协议
一、LonTalk协议简介
LonTalk协议是LON总线的专用协议，是LonWorks技术的核心。它 符合1SO/OSI参考模型的七层体系结构，即含有物理层、链路层、网 络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
LonTalk协议提供一系列通信服务，可使一台设备的应用程序可以在 不了解网络拓扑、名称、地址或其他设备功能的情况下发送和接收网 络上其他设备的报文。还提供端到端的报文确认、报文认证、打包业 务和优先传送服务，支持网络管理服务，允许远程网络管理工具与网 络设备进行交互。
图8-3为带预测的P-坚持CSMA概念示意图。当一个节点信息需要发送 而试图占用通道时，首先在Beta 1周期检测通道有没有通信发送，以 确定网络空闲。若空闲，节点产生一个随机等待T，T为0～W个时间片 Beta 2中的一个，当延时结束时，网络仍为空闲，节点发送报文。
在MAC层中，为提高紧急事件的响应时间，提供了一个可选择的优先 级的机制。如图8-4所示为优先级带预测的P—坚持CSMA概念示意图。
LonMaker是图形化工具，用于图形绘制、系统调试和网络的维修 保养；
节点开发工具NodeBuilder； 节点和网络安装工具LonBilder； 网络管理工具LonManage以及客户／服务器网络构架——LNS技
术。
4、开放性
LonWorks技术提供了开放系统设计平台，使不同公司生产的同类 LonWorks产品可以互操互换。LonWorks产品的互操作标准由
多台目的设备，以及当源设备和目的设备不在同一信道上时，如何确定 报文路由。 传输层：确保可靠的报文传输。
会话层：对较低层数据交换加以控制。
表示层：定义报文数据的编码。
应用层：定义一种低层交换数据的公共语义解释，使不同应用程序中的 网络变量改变时，均能自动将更新的网络变量值下传(发送)或上传(接收)。 应用层还定义了一个文件传输协议，用来传输应用程序间的传输流。
关于Lonworks技术的应用分析
吞 吐 量 和 巨大 的 设 备 接 口 以及 其 简 单 的 启 动 功 能 ， 常 适 合 于 非 建筑管理 自动化领域 的应用 。在同一个域中多至可以同时采用 ２ ６个 ｉ ｏ ６０ ５ ． ｎ ０ ，而 每 个 ｉ ｏ ６ ０连 接 的 同一 个 通 道 上 的设 备 Ｌ ． ｎ０ Ｌ 可 多达 １ ７ 。．ｏ６ ０向后 兼 容 ｉ ｏ １０ ｔｍｅ 服 务 器 ， ２ 个 ｉ ｎ０ Ｌ ． ｎ ００Ｉ ｅ ｔ Ｌ ｎ 并 且 ｉ ｏ６ ０能 够 和 ｉ ｏ ｌ ０ ｎｅ ｔ 务 器 并 存 在 同 一 个 网 ． ｎ０ Ｌ ． ｎ ０ ０Ｉｔｍｅ 服 Ｌ 络中，这个特性确保 了现有 的网络 需要扩 展时能够被增加 、 删
建材发展导 向 ２ １ 年 ０ ０ １ ７月
水利 ・ 电 水・
关 于 Ｌ ｎ ｏｋ 技术 的应 用分 析 ｏｗ ｒｓ
潘 敏 哲
（ 东省 广州市 广 ５００） １０ ０ 摘 要 ：ｏｗ ｒｓ Ｌｎ ｏｋ 技术本身具有诸 多技术 特点和优势 ， 在构建建筑 智能化系统时 可以很容 易地 实现 系统的可靠性 、 开放性和 互操作 性， 并且， 在智能建筑 系统集 成中， ｏｗ ｒｓ Ｌ ｎ ｏｋ 技术提供 了较好 的解决方案 。因此 ，ｏ ｗ ｒｓ Ｌ ｎ ｏｋ 技术在智能建筑中具有广泛的应用前景。 关键 词 ： 智能建筑 ； ０ｗ ｒｓ Ｌ ｎ ｏｋ 技术 ； 系统集成
１ ０ｗ ｒｓ Ｌ ｎ ０ｋ 技术在 智能 的高速发展 ，人 们对建筑物 的使用功
能、 境和管理水 的要求也不 断提高 ， 环 传统 的封 闭和 集中的体 系结构 已经不能满足人们的需求。建筑物 内部需要网络化、 全分 布 、全开放 的控 制体系结构， 即实现控 制网络和信息 网络的集 成 。控制 网络和信 息网络 的紧密结合 ， 保证 了底层现场设备到顶 层物业 管理之 间 ， 完成数据 、 息 的正确 的传输和 转发 ， 而实 信 从 现系统集成 。
建材发展导 向 ２ １ 年 ０ ０ １ ７月
水利 ・ 电 水・
关 于 Ｌ ｎ ｏｋ 技术 的应 用分 析 ｏｗ ｒｓ
潘 敏 哲
（ 东省 广州市 广 ５００） １０ ０ 摘 要 ：ｏｗ ｒｓ Ｌｎ ｏｋ 技术本身具有诸 多技术 特点和优势 ， 在构建建筑 智能化系统时 可以很容 易地 实现 系统的可靠性 、 开放性和 互操作 性， 并且， 在智能建筑 系统集 成中， ｏｗ ｒｓ Ｌ ｎ ｏｋ 技术提供 了较好 的解决方案 。因此 ，ｏ ｗ ｒｓ Ｌ ｎ ｏｋ 技术在智能建筑中具有广泛的应用前景。 关键 词 ： 智能建筑 ； ０ｗ ｒｓ Ｌ ｎ ｏｋ 技术 ； 系统集成
１ ０ｗ ｒｓ Ｌ ｎ ０ｋ 技术在 智能 的高速发展 ，人 们对建筑物 的使用功
能、 境和管理水 的要求也不 断提高 ， 环 传统 的封 闭和 集中的体 系结构 已经不能满足人们的需求。建筑物 内部需要网络化、 全分 布 、全开放 的控 制体系结构， 即实现控 制网络和信息 网络的集 成 。控制 网络和信 息网络 的紧密结合 ， 保证 了底层现场设备到顶 层物业 管理之 间 ， 完成数据 、 息 的正确 的传输和 转发 ， 而实 信 从 现系统集成 。
五种总线介绍1
五种总线介绍总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。
总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。
在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。
以下为大家介绍五种总线。
Dupline总线：Dupline是一种现场及安装总线，为建筑自动化、配水、能源管理、铁路系统及其它领域提供独一无二的解决方案。
该系统能通过普通双芯线缆传输数字和模拟信号达数公里距离。
系统采用模块化设计，操作原理简单，即使是新手也能很快在现有或新的应用领域熟练使用该系统。
解决方案设计将各种Dupline模块产品结合起来，包括数模I/O模块、可编程逻辑控制器(PLC)和个人计算机接口、人机界面和调制解调器。
安装的所有模块连接到同一条双芯线缆，以在模块间以及中央控制器和模块间实现数据交换。
Dupline总线的应用：Dupline通常用作远程I/O系统，在现场装置（如传感器、接触器、阀门和按钮等）和中央监测控制器（PLC、个人计算机或Dupline控制器）之间建立连接。
但是当信号通过点对点的方式传输，不需要控制器或其它智能装置时，Dupline还可用作简单的接线替代系统。
（Dupline信号不仅可以通过铜线传输，也可通过光缆、无线电调制调解器、租赁电话线或GSM调制调解器传输。
自1986年以来，Dupline已在全球安装了超过10万个系统，为其出色的性能提供了强有力的佐证。
）Dupline总线的优点和特性：传输距离达10公里，不需要中继器，操作简便，高度抗噪，自由拓扑，灵活，无特殊线缆要求，可利用原有线缆，有总线供电设备，与PLC和个人计算机接口灵活连接，通过GSM调制调节器、无线电调制调解器或光缆传输性能经10万个已安装系统证明，低本高效。
LonWorks总线
现场总线控制系统采用总线连接方式替代一对 一的连线，减少了由接线点造成的不可靠因素 系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、 记录功能，可完成远程设备的参数设定、修改 等工作，也增强了系统的可维护性。 现场总线网络系统具有优良的系统扩展性，可 以非常方便增加网络节点
总结
现场总线是数字化通信网络，可以实现设备状 态、故障、参数等信息传送。现场总线控制系 统既是一个开放通信网络，又是一种全分布式 控制系统，它把单个分散的测量控制设 备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们 连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务 的网络系统
2 LonBuilder 和NodeBuilder开发工具
LonBuilder 和NodeBuilder是开发网络系统和 节点的工作平台，是硬件和软件卡法工具的集 合。 LonBuilder是系统的卡法工具，提供一个用 PC操作的开发环境，可支持单个仿真应用节 点，也可支持24个仿真节点和上百个远程节点 组成的复杂分散式把照明控制器和面板之间通 过现场总线相连接 网络节点为照明线路中的开关或控制箱，通过 现场总线这个枢纽组成网络，所有的控制信号、 开关灯的状态信号以及采集的电量信号都通过 现场总线网络进行通信，网络中的每个节点都 可以接受网络中其他节点的信息，非常方便地 实现节点间互相监测与控制。
3.2神经元芯片内部处理器 （1）MAC处理器——介质访问寄存器，主要完成介质访问控制， 即LonTalk协议1、2层，包括驱动通信子系统硬件和执行MAC算 法 （2）网络处理器——完成LonTalk协议3~6层，包括处理网络变 量，寻址，认证，后台诊断，软件定时器，网络管理和路由等 （3）应用处理器——完成用户的编程，宝库用户编写的代码以 及用户程序对操作系统的服务调用等 注意：各个处理器分别同时独立工作，通过缓冲器进行通信。网 络处理器使用网路缓冲器和MAC处理器通信；用应用缓冲器与 应用处理器通信
LON和LonWorks技术
LonTalk各层协议及功能
LonWorks的MAC子层有以下的优点：支持多介 质的通信，支持低速率的网络，可以在重负载的情况 下保持网络性能，保证在过载情况下不会因为冲突而 降低吞吐量。 当使用支持硬件冲突检测的传输介质(如双绞线) 时，一旦收发器检测到冲突，LonTalk协议就可以有 选择地取消报文的发送，这使节点可以马上重新发送 并使冲突不再重发，有效地避免了碰撞。
LonTalk的七层协议
(3) 网络层 网络层定义设备名称和地址，源设备的 报文如何选择路由到达一台或多台目的设备，以及当 源设备和目的设备不在同一信道上时，如何确定报文 路由。
(4) 传输层 传输层确保可靠的报文传输。报文可以 用应答方式、非应答重发方式、非应答方式三种服务 方式进行数据交换。
(5) 会话层 会话层对较低层数据交换加以控制。它 支持远程操作，使用户可以对远程服务提出请求，并 接收对请示的响应；它还定义了一个认证协议，使报 文接收者确认发送者是否有权发送该报文。
5) 网络节点是低成本、低维护的单片机。
LonTalk的七层协议
LonTalk协议是分层的、基于数据包的对等通信 协议。它符合ISO制订的开放系统互联OSI标准，具有 完备的七层协议，它具有LON总线的所有网络通信功 能，包含一个网络操作系统，通过网络开发工具生成 固件，使通信数据在各种介质中非常可靠地传输。 由于LonTalk协议对OSI的七层协议的支持，使 LON总线能够利用网络变量，直接面向对象通信。通 过网络变量的互相连接便可实现节点之间的通信。
LonWorks技术特点
LonBuilder是系统级开发工具，它提供创建、调 试多设备LonWorks应用的所有工具。
LonManager由一系列的软件开发包和接口卡组成， 例如LonManager DDE、LonManager Profile和 LonMaker、LonManager协议分析仪。 4. 开放性
Lonworks技术和LON总线
• APDU (AppLication Protoc01Data Unit)应 用层协议数据单元。
四、LonTalk七层协议
• LonTalk是ISO组织制定的OSI开放系统互 连参考模型的七层协议的一个子集。它包容了 LON总线的所有网络通信的功能，包含一个功 能强大的网络操作系统，通过所提供的网络开 发工具生成固件，可使通信数据在各种介质中 非常可靠地传输。由于LonTalk协议对OSI的七 层协议的支持，使LON总线能够直接面向对象 通信，具体实现就是采用网络变量这一形式。 网络变量使节点之间的通信实现只是通过网络 变量的互相连接便可完成(表8.10为LonTalk和 OSI的七层协议的比较)。
Lonworks技术和LON总线
LON(Local Operating Networks)总线 是美国Echelon公司1991年推出的局部操 作网络，为集散式监控系统提供了很强的 实现手段。
为支持LON总线，Echelon公司开发了 Lonwbrks技术，它为LON总线设计、成品 化提供了一套完整的开发平台。
• LPDU (Link Protocol Data Unit)链路层协议数 据单元，数据称为帧(Frame)。
• NPDU (Network Protocol Data Unit)网络层协 议数据单元，数据称为报文 (Packet)。
• TPDU (Transport Protocol Data Unit)传输层 协议数据单元，数据称为消息应答(Message ／ACK)。
• 其余的空间可作为用户编写的应用代码，以 及应用程序所需要的额外读写数据区、应用 缓冲区和网络缓冲区
3、输入／输出
• 神经元芯片和其他设备的互连是通过它的11 个I／O口----IO0~IO10。可根据不同的需求 进行灵活配置，以便同外围设备进行接口。
四、LonTalk七层协议
• LonTalk是ISO组织制定的OSI开放系统互 连参考模型的七层协议的一个子集。它包容了 LON总线的所有网络通信的功能，包含一个功 能强大的网络操作系统，通过所提供的网络开 发工具生成固件，可使通信数据在各种介质中 非常可靠地传输。由于LonTalk协议对OSI的七 层协议的支持，使LON总线能够直接面向对象 通信，具体实现就是采用网络变量这一形式。 网络变量使节点之间的通信实现只是通过网络 变量的互相连接便可完成(表8.10为LonTalk和 OSI的七层协议的比较)。
Lonworks技术和LON总线
LON(Local Operating Networks)总线 是美国Echelon公司1991年推出的局部操 作网络，为集散式监控系统提供了很强的 实现手段。
为支持LON总线，Echelon公司开发了 Lonwbrks技术，它为LON总线设计、成品 化提供了一套完整的开发平台。
• LPDU (Link Protocol Data Unit)链路层协议数 据单元，数据称为帧(Frame)。
• NPDU (Network Protocol Data Unit)网络层协 议数据单元，数据称为报文 (Packet)。
• TPDU (Transport Protocol Data Unit)传输层 协议数据单元，数据称为消息应答(Message ／ACK)。
• 其余的空间可作为用户编写的应用代码，以 及应用程序所需要的额外读写数据区、应用 缓冲区和网络缓冲区
3、输入／输出
• 神经元芯片和其他设备的互连是通过它的11 个I／O口----IO0~IO10。可根据不同的需求 进行灵活配置，以便同外围设备进行接口。
Lonworks基础知识
拓扑结构
选择合适的拓扑结构，如星型、总线型、环型等，以满足网络的可靠性和扩展性要求。
网络设备配置与连接
设备选型
根据应用需求，选择合适的Lonworks设备，如节 点模块、路由器、网关等。
设备配置
对选定的设备进行配置，包括IP地址、设备类型、 通信速率等参数的设置。
设备连接
将设备按照网络规划进行连接，确保节点之间的 通信畅通。
集中控制
将家中的各种设备连接到 Lonworks网络中，实现集中控
制和管理。
远程控制
用户可以通过手机、平板等设 备远程控制家中的设备，随时 随地掌握家居状况。
自动化控制
根据预设的规则和条件，自动 控制家中设备的开关和调节， 提高生活便利性。
节能管理
根据用户的生活习惯和环境因 素，智能调节家中设备的能耗
网络调试与优化
调试工具
使用Lonworks提供的调试工具，如LonManager，对网络进行 调试和测试。
通信测试
测试节点之间的通信是否正常，检查数据传输的准确性和实时性。
网络优化
根据调试结果，对网络进行优化，包括调整设备参数、改善网络 拓扑结构等措施。
05
Lonworks应用案例分析
智能家居系统中的应用
Lonworks技术被国际电工委员会(IEC) 采纳为现场总线国际标准，即 IEC61491。
02
Lonworks网络结构与通信协议
Lonworks网络结构
Lonworks网络由多个智能节点 组成，节点之间通过无线或有线
方式进行通信。
每个节点包含一个Lon芯片，该 芯片集成了Lonworks通信协议
节点软件设计
Lonworks开发环境
使用Lonworks开发环境（如LNS IDE）进行节点软件的设计和开 发。
选择合适的拓扑结构，如星型、总线型、环型等，以满足网络的可靠性和扩展性要求。
网络设备配置与连接
设备选型
根据应用需求，选择合适的Lonworks设备，如节 点模块、路由器、网关等。
设备配置
对选定的设备进行配置，包括IP地址、设备类型、 通信速率等参数的设置。
设备连接
将设备按照网络规划进行连接，确保节点之间的 通信畅通。
集中控制
将家中的各种设备连接到 Lonworks网络中，实现集中控
制和管理。
远程控制
用户可以通过手机、平板等设 备远程控制家中的设备，随时 随地掌握家居状况。
自动化控制
根据预设的规则和条件，自动 控制家中设备的开关和调节， 提高生活便利性。
节能管理
根据用户的生活习惯和环境因 素，智能调节家中设备的能耗
网络调试与优化
调试工具
使用Lonworks提供的调试工具，如LonManager，对网络进行 调试和测试。
通信测试
测试节点之间的通信是否正常，检查数据传输的准确性和实时性。
网络优化
根据调试结果，对网络进行优化，包括调整设备参数、改善网络 拓扑结构等措施。
05
Lonworks应用案例分析
智能家居系统中的应用
Lonworks技术被国际电工委员会(IEC) 采纳为现场总线国际标准，即 IEC61491。
02
Lonworks网络结构与通信协议
Lonworks网络结构
Lonworks网络由多个智能节点 组成，节点之间通过无线或有线
方式进行通信。
每个节点包含一个Lon芯片，该 芯片集成了Lonworks通信协议
节点软件设计
Lonworks开发环境
使用Lonworks开发环境（如LNS IDE）进行节点软件的设计和开 发。
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支持多介质的通信，支持低速率的网络， 在重负载的情况下保持网络性能，保证在 过载情况下不会因为冲突而降低吞吐量。
不同介质的传输距离、传输速率、网络拓 扑结构以及所使用的收发器均不相同，为 支持各种传输介质，物理层协议支持多种 通信协议。
收发器是神经元芯片与信道的接口， LonTalk协议支持在通信介质上的硬件碰 撞检测，可自动地将正在发生碰撞的报文 取消，重新再发。
（2）链路层
为使数据帧传输独立于所采用的物理介 质和介质访问的控制方法，将数据链路 层分为两个子层：逻辑链路控制LLC （Logical Link Control）和介质访问控 制MAC。
（3）网络层：定义设备名称和地址，源设备 的报文如何选择路由到达一台或多台目的设 备，以及当源设备和目的设备不在同一信道 上时，如何确定报文路由。
（4）传输层：确保可靠的报文传输。 （5）会话层：对较低层数据交换加以控制。 （6）表示层：定义报文数据的编码。 （7）应用层：定义一种低层交换数据的公共
LLC与介质无关，MAC则依赖于介质。
1）MAC子层
MAC协议是确定设备安全地传送数据包， 减少冲突的控制算法。
MAC协议是CSMA（载波信号多路侦听） 协议的改进：
带预测的P—坚持CSMA (Predictive P－ presistent CSMA)。
优先级带预测的P—坚持CSMA
LonWorks的MAC子层的优点：
（3）基于LNS（LonWorks Network Operating System）的软件工具
LonWorks技术有多种基于LNS的工具，用于 LON网络的维护和组态。
LonMaker是图形化工具，用于图形绘制、系 统调试和网络的维修保养；
节点开发工具NodeBuilder；
节点和网络安装工具LonBuilder；
第九章
LON 和 LonWorks 现场总线技术
第9章 LON和LonWorks现场总线技术
LON（Local Operating Networks）是 Echelon公司开发的现场总线，并开发了 配套的LonWorks技术。
开放的总线平台技术，该技术给各种控制 网络应用提供端到端的解决方案。
基于图形方式的软件开发工具Visual Control， 通过组态构成控制系ROM中。 对复杂系统，需编制自定义模块。
9.2 LonTalk协议
1.LonTalk七层协议 LonTalk协议是LON总线的专用协议，是
LonWorks技术的核心。它符合ISO/OSI参 考模型的七层体系结构，即含有物理层、 链路层、网络层、传输层、会话层、表示 层和应用层。
语义解释，使不同应用程序中的网络变量改 变时，均能自动将更新的网络变量值下传(发 送)或上传(接收)。应用层还定义了一个文件 传输协议，用来传输应用程序间的传输流。
2.LonTalk各层协议及功能
（1）物理层
LonTalk协议支持一种或多种不同传输介质构 成的网络
传输介质：双绞线(twisted-pair)、电力线 (powerline)、无线射频(radio-frequency)、 红外线（infrared）、同轴电缆(coaxial cable)和光纤(fiber)，甚至是用户自定义的通 信介质。
LonTalk协议提供一系列通信服务，可使一 台设备的应用程序可以在不了解网络拓扑、 名称、地址或其它设备功能的情况下发送和 接收网络上其它设备的报文。
还提供端到端的报文确认，报文认证、打包 业务和优先传送服务，支持网络管理服务， 允许远程网络管理工具与网络设备进行交互。
采用神经元芯片的网络节点含有LonTalk协 议固件，使网络节点可以可靠地通信。
网络管理工具LonManage以及客户／服务器 网络构架——LNS技术。
（4）开放性
LonWorks技术提供了开放系统设计平 台，使不同公司生产的同类LonWorks 产品可以互操互换。LonWorks产品的 互操作标准由LonMark协会制定。
2.LON总线系统的开发
基于开发工具LonBuilder或NodeBuilder， 使用Neuron C语言编程，即针对具体控制系 统的要求编写应用代码，然后经过编译与通 信协议代码连接生成总的目标代码，一起烧 录到节点的存储器中；
（2）神经元芯片
神经元芯片是LonWorks技术的核心，它不 仅是LON总线的通信处理器，而且是具有I/O 和控制的通用处理器。神经元芯片已提供了 LonTalk协议的第1-6层，开发者只需用 Neuron C语言开发。
神经元芯片包括3个8位CPU、RAM、ROM、 通信接口和I/O接口。ROM中存储操作系统、 LonTalk协议和I/O函数库；RAM用于存储从 网络上下载的配置数据和应用程序。
LON和LonWorks技术可以应用于工业控 制、交通控制、楼宇自动化等领域。
第9章 LON和LonWorks现场总线技术
9.1 总体概述 9.2 LonTalk协议
9.1 总体概述
1.LonWorks技术特点 （1）支持OSI七层模型的LonTalk通
信协议 （2）神经元芯片 （3）基于LNS（LonWorks
网络节点是相互独立的，任一节点发生故障 时，不影响整个网络工作，提高了系统的可 靠性和可维护性。
各节点具有本地存储和处理能力，系统的安 全性很高，能在系统规模大时避免网络通信 的冲突和网络速度的局限性。
（1）物理层：定义通信信道上位流的传输， 它确保源设备发送的位流准确地被目的设备 接收。
（2）数据链路层：定义介质访问方法和单一 信道的数据编码。
Network Operating System）的软 件工具 （4）开放性
（1）支持OSI七层模型的LonTalk通信协议
LonTalk通信协议支持OSI／RM的所有七层 模型，是直接面向对象的网络协议。
LonTalk协议通过神经元芯片实现，不仅提供 介质存取、事务确认和点对点通信服务；还 提供一些如认证、优先级传输、广播／组播 消息等高级服务。
不同介质的传输距离、传输速率、网络拓 扑结构以及所使用的收发器均不相同，为 支持各种传输介质，物理层协议支持多种 通信协议。
收发器是神经元芯片与信道的接口， LonTalk协议支持在通信介质上的硬件碰 撞检测，可自动地将正在发生碰撞的报文 取消，重新再发。
（2）链路层
为使数据帧传输独立于所采用的物理介 质和介质访问的控制方法，将数据链路 层分为两个子层：逻辑链路控制LLC （Logical Link Control）和介质访问控 制MAC。
（3）网络层：定义设备名称和地址，源设备 的报文如何选择路由到达一台或多台目的设 备，以及当源设备和目的设备不在同一信道 上时，如何确定报文路由。
（4）传输层：确保可靠的报文传输。 （5）会话层：对较低层数据交换加以控制。 （6）表示层：定义报文数据的编码。 （7）应用层：定义一种低层交换数据的公共
LLC与介质无关，MAC则依赖于介质。
1）MAC子层
MAC协议是确定设备安全地传送数据包， 减少冲突的控制算法。
MAC协议是CSMA（载波信号多路侦听） 协议的改进：
带预测的P—坚持CSMA (Predictive P－ presistent CSMA)。
优先级带预测的P—坚持CSMA
LonWorks的MAC子层的优点：
（3）基于LNS（LonWorks Network Operating System）的软件工具
LonWorks技术有多种基于LNS的工具，用于 LON网络的维护和组态。
LonMaker是图形化工具，用于图形绘制、系 统调试和网络的维修保养；
节点开发工具NodeBuilder；
节点和网络安装工具LonBuilder；
第九章
LON 和 LonWorks 现场总线技术
第9章 LON和LonWorks现场总线技术
LON（Local Operating Networks）是 Echelon公司开发的现场总线，并开发了 配套的LonWorks技术。
开放的总线平台技术，该技术给各种控制 网络应用提供端到端的解决方案。
基于图形方式的软件开发工具Visual Control， 通过组态构成控制系ROM中。 对复杂系统，需编制自定义模块。
9.2 LonTalk协议
1.LonTalk七层协议 LonTalk协议是LON总线的专用协议，是
LonWorks技术的核心。它符合ISO/OSI参 考模型的七层体系结构，即含有物理层、 链路层、网络层、传输层、会话层、表示 层和应用层。
语义解释，使不同应用程序中的网络变量改 变时，均能自动将更新的网络变量值下传(发 送)或上传(接收)。应用层还定义了一个文件 传输协议，用来传输应用程序间的传输流。
2.LonTalk各层协议及功能
（1）物理层
LonTalk协议支持一种或多种不同传输介质构 成的网络
传输介质：双绞线(twisted-pair)、电力线 (powerline)、无线射频(radio-frequency)、 红外线（infrared）、同轴电缆(coaxial cable)和光纤(fiber)，甚至是用户自定义的通 信介质。
LonTalk协议提供一系列通信服务，可使一 台设备的应用程序可以在不了解网络拓扑、 名称、地址或其它设备功能的情况下发送和 接收网络上其它设备的报文。
还提供端到端的报文确认，报文认证、打包 业务和优先传送服务，支持网络管理服务， 允许远程网络管理工具与网络设备进行交互。
采用神经元芯片的网络节点含有LonTalk协 议固件，使网络节点可以可靠地通信。
网络管理工具LonManage以及客户／服务器 网络构架——LNS技术。
（4）开放性
LonWorks技术提供了开放系统设计平 台，使不同公司生产的同类LonWorks 产品可以互操互换。LonWorks产品的 互操作标准由LonMark协会制定。
2.LON总线系统的开发
基于开发工具LonBuilder或NodeBuilder， 使用Neuron C语言编程，即针对具体控制系 统的要求编写应用代码，然后经过编译与通 信协议代码连接生成总的目标代码，一起烧 录到节点的存储器中；
（2）神经元芯片
神经元芯片是LonWorks技术的核心，它不 仅是LON总线的通信处理器，而且是具有I/O 和控制的通用处理器。神经元芯片已提供了 LonTalk协议的第1-6层，开发者只需用 Neuron C语言开发。
神经元芯片包括3个8位CPU、RAM、ROM、 通信接口和I/O接口。ROM中存储操作系统、 LonTalk协议和I/O函数库；RAM用于存储从 网络上下载的配置数据和应用程序。
LON和LonWorks技术可以应用于工业控 制、交通控制、楼宇自动化等领域。
第9章 LON和LonWorks现场总线技术
9.1 总体概述 9.2 LonTalk协议
9.1 总体概述
1.LonWorks技术特点 （1）支持OSI七层模型的LonTalk通
信协议 （2）神经元芯片 （3）基于LNS（LonWorks
网络节点是相互独立的，任一节点发生故障 时，不影响整个网络工作，提高了系统的可 靠性和可维护性。
各节点具有本地存储和处理能力，系统的安 全性很高，能在系统规模大时避免网络通信 的冲突和网络速度的局限性。
（1）物理层：定义通信信道上位流的传输， 它确保源设备发送的位流准确地被目的设备 接收。
（2）数据链路层：定义介质访问方法和单一 信道的数据编码。
Network Operating System）的软 件工具 （4）开放性
（1）支持OSI七层模型的LonTalk通信协议
LonTalk通信协议支持OSI／RM的所有七层 模型，是直接面向对象的网络协议。
LonTalk协议通过神经元芯片实现，不仅提供 介质存取、事务确认和点对点通信服务；还 提供一些如认证、优先级传输、广播／组播 消息等高级服务。