LonWorks 现场总线技术
现场总线概述
现场总线概述一、现场总线简介随着操纵、运算机、通信、网络等技术的进展，信息互换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到操纵、治理的各个层次、覆盖从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。
信息技术的飞速进展，引发了自动化系统结构的变革，慢慢形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。
现场总线确实是顺应这一形势进展起来的新技术。
现场总线是现今自动化领域技术进展的热点之一，被誉为自动化领域的运算机局域网。
它的显现，标志着工业操纵领域又一个新时期的开始，并将对该领域的进展产生重要阻碍。
现场总线是应用在生产现场、在微型运算机化测量操纵设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层操纵网络。
它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有普遍的应用背景。
现场总线技术将专用于微处置器置入传统的测量操纵仪表，使它们各自具有数字计算和通信能力，采纳可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量操纵仪表连接成的网络系统，并按公布、标准的通信协议，在位于现场的多个微型运算机化测量操纵设备之间和现场仪表与远程监控运算机之间，实现数据传输与信息互换，形成各类适应实际需要的自动操纵系统。
简而言之，它把单个分散的测量操纵设备变成网络节点，以现场总线为纽带，连接成能够彼此沟通信息、一起完成自控任务的网络系统与操纵系统。
它给自动化领域带来的转变正如众多分散的运算机被网络连接在一路，使运算机的功能、加入到信息网络的行列。
因此把现场总线技术说成是一个操纵技术新时期的开端并只是分。
利用现场总线技术给用户带来的益处：1节省硬件本钱2设计组态安装调试简便3系统的平安靠得住性好4减少故障停机时刻5用户对系统配置设备选型有最大的自主权6系统保护设备改换和系统扩充方便7完善了企业信息系统为实现企业综合自动化提供了基础二、现场总线的种类在过去的10年内，显现了许多的总线产品，较流行的有：德国Bosch公司设计的CAN 网络（Controller Area Network）,美国Echelon公司设计的LonWorks网络（Local Operation Network），按德国标准生产的Profibus(Profess FieldBus)总线，Rosemount公司设计的Hart （Highway Addressable Remote Transducer）总线，罗克韦尔自动化公司的DeviceNet 和ControlNet等。
LonWorks技术综述
LonWorks技术综述【摘要】LonWorks技术是目前各种现场总线中技术最完整、应用领域最广泛的一种新技术，它不仅促进了现代企业网络技术的快速发展，为企业带来新的生机与效益，更是推动了机电一体化相关企业的工控技术的飞速发展。
本文主要介绍了LonWorks总线的发展、特点、网络结构和LonWorks总线的通信协议。
【关键词】现场总线技术；LonWorks技术；LonTalk协议0 引言现场总线（Field Bus）技术的兴起，开创了自控技术的新纪元，开辟了工厂最底层现场生产设备网络控制的新天地。
它不仅促进了现代企业网络技术的快速发展，为企业带来新的生机与效益，更是推动了机电一体化与工业自动化等相关企业的迅猛发展。
在目前使用较频繁的现场总线中，LonWorks技术的网络协议遵守ISO/OSI全部的7层模型的网络协议，包含了Field Bus、Device Bus、Sensor Bus三层应用层次的总线技术，是目前应用领域最广泛、技术最完整的一种现场总线新技术[1]。
1 LonWorks技术的形成与特点1.1 LonWorks技术的发展过程美国Echelon公司在1990年12月发表了LonWorks测控技术，最初该公司提供的是一个局部操作网络，但该网络具备了开发性、互操作性极强的特性，并且是无专利权的低层通信网络。
LonWorks技术是一个开放的控制网络平台技术，是目前全球最为广泛的用来连接设备的标准。
LonWorks产品主要包括Neuron、路由器、网络服务工具、网络接口及收发器、开发工具等。
逐渐形成以下特性：1）成熟的开放工具，主要部分重新基于Windows操作系统编写，编写插件程序的工具已不断更新，编辑资源和代码生成工具都得到完善，尤其在编程语言上进行了改善，例如NeuronC语言，固件已经可以支持3.3V Neuron芯片等。
2）开发了i.Lon产品系列。
3）开发了智能收发器系列。
4）开发了企业级平台应用软件Panoramix。
“LonWorks”现场总线技术的新发展
ｐｏｎ ，ｉ ｔｒｏ ｅ ａ ｌ ｏ ｕｔｒｎ ｔ ｒ ｙ ｔｍ ，ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｔ ｅ ｅ ｕ ｐ ｎ ｒ ｍ ｏ ｉｔｎ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｆｔ ｅ ｉ ｔ ｎ ｅ — ｐ ｒ ｂ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｅｗｏ ｋ ｓ ｓｅ ｎ ｏ ｔｏ ｈ ｑ ｉ ｍｅ ｔｆｏ ａ ｌｎｇ ｄ ｓａ ｃ ｎ ａ ｙ ｃ ｒ ｒｏ ｎ ｈ
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和发 展 、 点和优 缺 点 、 心技 术 和 网络 自由拓 扑 结构 以及 它的 开发应 用、 望与新 发展 趋 势． 特 核 展
关键 词 ：Ｏ 总线 ；Ｆ Ｓ拓 扑结 构 ；开放 系统 ；可 互操作 性 ＬＮ Ｃ
中图分 类号 ： Ｐ ７ Ｔ２３
文 献标 志码 ：Ａ
文章编 号 ： ０ ７ ２ ８ （ ０ ０ ０ — ０ ３ ０ １０ — ６ ３ ２ １ ） １ ０ ３— ７
ａ ｉ ｇ，ｉ ｓａｌｎ ｎ ｉ ｔ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｕ ｐ ｎｔ ｔｎ ｎ ｔ ｌ ｇ ａ ｄ ｍａｎ ａ ｎ ｎ ｈ ｑ ｉ ｍｅ ．Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｏ ｍａｉ ｎ ａ ｄ ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｈ ．ｎ ｉ ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｆ ｒ ｔｏ ｎ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｔ ｅ Ｉ — ｏ ｗｏ ｋ ｅｄ— ｓ ｉｃ ｓ ｅ ｔ ｄｖ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｄ ｓ ｄｖ ｎ ａ ｅ ａ ｄ ｐ ｉ ｔ ｕ ｈ ｏ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｔ ｒ ｏ ｏｏ ｙ ｒ ｓｆ ｌ ｂｕ ，ｄ ｓ ｕ ｓ ｓ ｉ ａ ａ ｔｇ ｎ ｉａ ａ ｔ ｇ ｎ ｏ ｎ ｓｏ ｔｔ ｅ ｃ ｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｎｅｗｏ ｋ ｔ ｐ ｌ ｇ ｉ ｓ ｓｒ ｃ ｕ ｅ， ｎ ｉｅ ｔ ｅ ｅ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｄ ｇ ｖ ｓｉｓｄ ｖ ｌｐｍｅ ｔａ ｐ ｌｃ ｔ ｎ；ｆｎ ｌｙ，ｐ ｔ ｏ ｗａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｏ ｐ ｃ ｎ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｒ ｎ ｎ ｎｄ ａ ｐ ｉａ ｉ ｏ ｉ ａｌ ｕ ｓｆ ｒ ｒ ｈ ｒ ｓ ｅ ｔａ ｄ ｎ ｗ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｔｅ ｄ． Ｋｅ ｒ ｓ：ｆ ｌ — ｓ ＣＳ；ｔｐｏｏ ；ｏ ｎ ｓ ｓｅ ｉ ｔ ｒ ｐ ｒ ｂｉ ｔ ｉ ｏ ｌｇ ｙ ｐｅ ｙ ｔｍ ｎ ｅ ｏ ｅ ａ ｌ ｙ ｉ
LONWORKS现场总线运用试验指导
LONWORKS现场总线运用试验指导各组态软件作用：ONLON: 图形化编程VISULLON：网络监控配置PCLTA-10: 驱动程序试验步骤：以neuron芯片完成一减法功能，在PC机上完成监控功能的例子来说明运用lonworks现场总线控制的开发过程。
(一）图形化编程（Onlon）1．创建工程打开onlon 在菜单栏的“工程”项中创建一个新工程，假定名为test1，如图1图1注意：新子目录必须与工程名相同。
点击“创建”即可建立一个新工程。
2．创建节点在菜单栏中“文件”中点击“新建”即可建立一个名为“node1”的节点。
存盘，将文件存到任何你喜爱的位置。
假定存在d: \my document\test1下。
3．将结点加入工程。
在菜单栏中“节点”中点击“添加到”即可将节点加入工程。
4．设置节点在空白处单击右键，出现如下对话框：节点应按如下设置：“目标硬件”中：如图2硬件名：AD80芯片型号：3150时钟频率：10MHZ收发器类型：TP/FT-10“内存表”中：如图3内存类型：FLASHROM Pages: 0NVRAM Pages: 128RAM Pages: 96右边第二、三栏的Begin 分别填0000，8000“固件函数库”中固件：C:\Eic2000\onlon\IMAGES\VER6\Sys3150.sym 函数库：adr120.lib图2图35. 图形化编程：用鼠标左键点取左边的功能块，将其拖至合适的位置，双击功能块，对其进行配置。
以sub1为例：如图4图4功能块类型：unsigned long点“p0,p1,out”分别对减数，被减数，结果进行配置。
对各功能块配置好后，用工具栏中的连线工具将功能块连接起来。
如图5图5点击工具栏中的“编译节点”对节点进行编译。
存盘，退出Onlon.(二)网络监控配置(V isuallon)1、运行V isullon,点击菜单拦中的network 下的attach,建立网络。
LonWorks现场总线的分析与应用
广 东工程职 业技 术 学院 方伟 中
［ 摘 要］ 本文 简要地介绍 了Ｌ ｎ ｏｋ － 总线技术的概 况和优 点； ｏ Ｗ ｒｓ ￣ 深入地论述 了Ｌ ｎ ｒｓ ｏ Ｗｏｋ 网络 的主要组 成元件 和网格的构成 ； 并 构建 了一 个基 于Ｌ ｎ ｒｓ ｏ ｗｏｋ 现场总线技 术的生活小区楼 宇 自动化 系统。 ［ 关键词 ］ｏ Ｗ ｏｋ 楼 宇 自动化 现场总线技术 Ｌ ｎ ｒｓ
１Ｌ ｎ ｏｋ 现 场 总 线 技 术概 况 ．ｏ Ｗ ｒｓ
补 。Ｎ ｕ ｎ 片可 以通过 ５ ｅｒ 芯 ｏ 个通 信管脚 与 网络上 的其 它节点 交换信 息， 也可 以通过 １ 个 应用管脚与现场 的传感器 和执行器交换信息 。１ １ １ 个应用管脚具 有 ３ 种应用操作模式 ， 以在不 同的配置下为外部提供 ４ 可 灵活 的接 口和芯片 内部 的计 时器应用 。第二个 Ｃ Ｕ为网络处理器 ， Ｐ 它 实现 Ｌ ｎ ａ 协议 的第三层至第六层。第三个 Ｃ Ｕ为应用处理器 ， ｏＴｌ ｋ Ｐ 实现 Ｌ ｎ ａ 协议 的第七层 ， ｏＴｌ ｋ 执行用户 编写的代码及用户代码所调用 的操作 系统服务。神经元芯片实现了完整 的Ｌ ｎ ｒｓ ｏＴ ｌ通信协议 。 ｏＷｏｋ 的Ｌ ｎ ａ ｋ ３２智能节点 ． 构成 Ｌ ｎ ｒｓ ｏＷｏｋ 控制 网络 的 Ｎ ｕｏ 智 能节点 由神经元 芯片 、 ｅｒｎ 传感 器、 控制设 备 、 收发器和 电源等 组成。Ｎ ｕ ｎ ｅ ｒ 智能节点分 为两类 ， ｏ 第一 类是 名为基于 Ｎ ｕｏ 芯片的节点 ， ｅｒ ｎ 节点 中不 再 出现其 它处理器 ， 它利 用 Ｎｕ ｎ ｅ ｒ 芯片完成包括通信 以及用户应用程 序在内的所有工作 ， ｏ 此类 节点结 构简单 、 成本低 ， 用于控制功能较 为简单的 网络 系统 ； 适 另一类 是称作 基于主机 的节 点 ， 节点 中除 了 Ｎ ｕｏ ｅ ｒｎ芯 片以外 ， 还有其 它的处 理器 ， 如单片机等 ， 诸 前者 主要 完成通信工作 ， 后者则完成用 户的应用 程序 ， 此类节点结 构复杂 、 成本 高 ， 但可 实现复杂 的控制功能 。图 １ 为 基于 Ｎ ｕｏ 芯片的节点结构 ｅ ｒｎ 。
LonWorks现场总线及应用实例
LonWorks现场总线及应用实例LonWorks 是美国Echelon 公司推出的现场总线技术，它采用Lon Talk协议，封装在Neuron 神经元芯片。
Neuron 芯片上集成了3 个CPU，其中一个CPU 作为控制器，可以处理现场I/O，另两个CPU 处理网络通信，因此LonWorks 的最大优势是网络处理能力。
它采用ISO/OSI 模型的全部7 层通信协议及面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率范围为3kb/s~1. 5Mb/s，直接通信距离可达2. 7 阳。
LonWorks 的物理层可以使用多种介质，如EIA485、双绞线、无线电，红外线，等等。
使用双绞线时最高传输速率为1. 25M 胁，最大传输距离为1. 2km，一个网中可以有255 个网段，每个双绞线网段可连接64 个节点;1..onWorks 网上的每个控制节点，称为LON 节点或1..onWorks 智能设备，它包括一块神经元芯片(Neuron)、收发器、νo 网络通信接口及电源等功能块，LonWorks 网由多个节点组成，节点通过收发器接入网络总线。
1.LonWorks 特点LonWorks 是唯一涵盖全部3 个层次(Sensor Bus、Device Bus 和Field Bus)，符合ISO/OSI7 层参考模型的现场总线技术。
在一个多种层次的现场总线产品并存竞争的现实环境下，LonWorks 兼收并蓄，成为连接过去、包容现在、面向未来的工业总线技术。
LonWor ks 技术的核心是以固件形式实现7 层通信协议，遵循元中心控制的真正分散模式;结点应用程序编写简易，开发系统完备;实行开放结构，具备良好的互操作性;另外，还有网关可方便构成局域网，甚至与Internet 相连，实现远程预览现场设备数据的应用。
LonWorks 技术在楼宇自控系统中的技术上的优势是显而易见的:(1)直接互联性。
第十一讲 LonWorks技术和LON总线
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4.3 LonWorks技术
4.3.1 建立平台 4.3.2 神经元芯片 4.3.3 神经元芯片应用程序 4.3.4 收发器 4.3.5 LonWorks节点 4.3.6 路由器 4.3.7 开发工具 4.3.8 LNS技术
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4.1 LonWorks技术概述（6）
IFSF－国际加油站标准论坛（International Forecourt Standards Forum）（领域：加油站） SEMI－半导体设备与材料学会（Semiconductor Equipment and Materials Incorporated）（领 域：半导体生产设备） 将Internet带入生活 i.LON 1000 Internet服务器能够使公司的计划和数 据系统实时收到内臵于楼宇和工厂中的设备发来的信 息。
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4.2 LonTalk通信协议
4.2.1 协议定义 4.2.2 LonTalk MAC子层 4.2.3 LonTalk 协议寻址 4.2.4 LonTalk 网络变量 4.2.5 LonTalk 协议的报文类型 4.2.6 LonTalk 信道类型 4.2.7 LonTalk 特征和优点 4.2.8 LonTalk 标准
为了有效解决这些问题，开始建立一个完整 平台来设计、建造和安装智能控制设备。
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LonWorks提供除应用以外的一切
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4.3.2 神经元芯片——概述（1）
为了经济、标准化布臵，埃施朗设计了神经元芯片。 对开发者和集成商而言，神经元芯片的优势在于它的 完整性。 内嵌的通信协议和处理器避免了在这些方面的任何开 发和编程。神经元芯片提供了ISO/OSI参考模型的前 6层，只有应用层需要编程和配臵。这使得标准化的 实现和开发、配臵变得更容易。 大部分LonWorks装臵利用神经元芯片的功能，并将 其用作控制处理器。
can总线与lonworks比较
CAN现场总线与Lonworks总线一．Can现场总线控制器局部网（CAN－CONTROLLER AREA NETWORK）是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其卓越性能现已广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。
控制器局部网将在我国迅速普及推广。
随着计算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速发展，工业控制系统已成为计算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了巨大进步。
由于对系统可靠性和灵活性的高要求，工业控制系统的发展主要表现为：控制面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。
分散式工业控制系统就是为适应这种需要而发展起来的。
这类系统是以微型机为核心，将 5C 技术--COMPUTER（计算机技术）、CONTROL（自动控制技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和 CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。
它在适应范围、可扩展性、可维护性以及抗故障能力等方面，较之分散型仪表控制系统和集中型计算机控制系统都具有明显的优越性。
典型的分散式控制系统由现场设备、接口与计算设备以及通信设备组成。
现场总线（FIELDBUS）能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，因而现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。
现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。
尽管目前对现场总线的研究尚未能提出一个完善的标准，但现场总线的高性能价格比将吸引众多工业控制系统采用。
同时，正由于现场总线的标准尚未统一，也使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥，并将为现场总线的完善提供更加丰富的依据。
控制器局部网 CAN （CONTROLLER AERANETWORK）正是在这种背景下应运而生的。
由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广，导致要求各种应用领域通信报文的标准化。
为此，1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制订并发布了 CAN技术规范（VERSION 2.0）。
Lonworks基础知识
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。
LonWorks技术和LON总线PPT课件
▪ LONWORKS协议，也称为LonTalk协议和ANSI/EIA 709.1控制联网标准，是LONWORKS系统的核心。协议提 供一系列通信服务，使设备中的应用程序能在网上对其他 设备收发报文而无需知道网络拓扑结构、名称、地址或其 他设备的功能。LONWORKS协议也可以提供端到端的报文 确认、报文鉴别，网络地址和参数的重新配置、应用程序 的下载、报告网络问题以及设备应用程序的起始/停止/复位 等。
▪ 高可靠性、易于实现和互操作性，使得LonWorks 产品应用 非常广泛。为促进LonWorks设备的互操作，Echelon 公司 和一些LonWorks 用户成立了LonMark 互操作协会。我国 也非常重视LonWorks 的引入和应用。
5
LonWorks 的智能控制网络组成
▪ LonWorks 控制网在某些方面相似于被称为局域 网或LAN 的数据网。数据网由各种通信介质及路 由器连接的计算机组成，而LonWorks 控制网通 过通讯介质连接基于微处理器的各种智能节点。 LonWorks 由于是无主结构，其网络拓扑结构突 破了树型、总线型、环型等限制，并且大大拓宽 可以使用的通信媒介。LonWorks 技术可以实现 真正意义上的分布式控制网络。任意分布在现场 的智能节点或处理器之间都可相互通信。
LonWorks技术和LON总线
▪ LonTalk协议 ▪ 网络变量 ▪ 神经元芯片
1
▪ 80 年代后期，美国埃施朗（Echelon）公司开发 出这一平台技术以来，到目前为止，已有约4 千 万基于LonWorks 的设备安装在世界各地。这些 产品广泛地应用在智能楼宇、工业控制、家庭智 能化和交通等领域。
2
▪ LonWorks 是一个开放的标准，它使得原始设备制造 （OEM）厂商生产出更好的产品，系统集成商可以籍此 来创建基于多厂商产品的系统，最终为规范制定人员和业 主提供了选择性的可能。
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LonWorks 现场总线技术
* 系统结构 LonWorks技术组成部分：A.LonWorks 节点和路由器 B.LonTalk协议 C.LonWorks 收发器 D.LonWorks网络和节点开发工具
1.LonWorks节点 1.1 以神经元芯片为核心的控制节点：一个神经元包含一个现场节点的大部分功能块-应用CPU、I/O处理单元、通信处理器。一个神经元芯片加上收发器就构成了一个现场控制节点。如下图
神经元节点结构图 由于神经元芯片只有8位总线，仅支持最高主频为10MHz，因此此种控制节点结构所能完成的功能十分有限，对于一些复杂的控制，反应较慢，延时性较大，影响控制效果。 1.2 采用MIP结构的控制节点：此种控制节点结构将神经元芯片作为通信协议处理器，而通过高级主机来完成复杂的测试和控制功能。结构图如下：
基于主机结构的节点结构图
LonWorks收发器电源Neuron芯片(仅对MC143150)网络介质(双绞线,无线射频等)
I/O电路检测控制装置
接口收发器单元主处理器
EPROM 双口RAM或并口
复位电路Neuron芯片 2 路由器
通过路由器的使用，使LON总线不受通信介质、通信距离和速率的限制。
LonWorks技术中，路由器包括以下四种类型： （1）中继器 最简单的一种路由器，能转发经过两端的所有报文的路由器。无论报文的目标地址和域是什么，只要是接收到的有效报文，中继器都能转发。它要完成的任务是两个信道间简单地传送消息包。 （2）桥接器 将要传送的消息包按其域地址在两个信道间向前传送。 （3）学习路由器（属于智能路由器） 可以监视网络的通信量并且学习域/子网的网络拓扑关系，即通过学习建立自己的路由表，然后应用它所学的知识在信道间有选择地路由消息包。 （4）配置路由器（也属于智能路由器） 借助内部的路由表在信道间有选择地路由消息包。所不同的是内部路由表是由网络管理器建立的。
3 神经元（Neuron）芯片 神经元芯片是构成LonWorks节点的核心器件，是一种集通信、控制、调度和I/O支持为一体的高级VLSI器件。如下图所示。 3.1 3个8位的CPU （1）介质访问控制（MAC)处理器 ：负责处理Lontalk协议的第一层物理层和第二层数据链路层，并可以驱动通信子系统硬件和执行MAC算法，实现介质访问的控制与处理。 （2）网络处理器（NET）：用于实现Lontalk协议的第三层至第六层（网络层、运输层、会话层和表示层）的功能，包括处理网络变量、寻址、事务处理、权限证实、背景诊断、软件计时器、路由选择和网络管理等，并负责网络通信控制、发送和接受数据包等。
Neuron芯片中三个微处理器结构框图 （3）应用处理器（APP)：实现网络协议中的第七层应用层，执行用户编写的代
共享存储器
MACI/O口处理器处理器NET处理器APP通信接口网络缓冲器应用缓冲器码及用户的代码所调用的操作系统命令。 3.2 存储器：3120仅含有内部存储器，3150除含有内部存储器外，还可外接存储器。 3.21内部存储器（Neuron芯片的内部存储器有三种，即EEPROM、静态RAM和ROM） A.EEPROM：所有的Neuron芯片内部至少都有512B的EEPROM存储器，用来存储：①网络配置和寻址信息；②由芯片制造商写入的唯一的48b Neuron芯片ID码；③可选的用户写入的应用代码和数据表。在EEPROM中，有8个字节是在制造芯片时写入的，其中包括6个字节的ID码和2个字节的设备代码。其余内容可在程序控制下写入。 B.静态RAM： 3120和3120E1芯片中有1024B的静态RAM，3150和3120E2芯片中有2 048B的静态RAM。静态RAM可以用作：①堆栈段，存储应用和系统数据；②LonTalk协议的网络缓冲区和应用缓冲区。 C.ROM：所有的3120芯片上都有10 240B的ROM，用于存储LonTalk协议代码、实时任务调动程序和应用函数库。 3.22 外部存储器：3150可寻址的总地址空间为64kB。其中内部存储器占用6kB空间，因此允许寻址的外接存储器空间为58kB。在外部地址空间中，有16kB 用来存储Neuron芯片固件、LonBuilder开发调试器及预留区。其余42kB用来存储用户的应用程序和数据，也可用作LonTalk协议需额外添加的网络缓存器和应用缓存器。外部存储器空间可由RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存组合占用。 3.3 11个可编程I/O口：各种传感器、执行器和其他I/O设备通过I/O口发送和接收信息。 3.4 可编程网络通信端口：使神经元芯片能支持与多种通信介质接口（收发器）相连。 3.5 2个16位定时器和计数器 3.6 休眠/唤醒电路：Neuron芯片可在软件控制下进入低功耗睡眠模式。在这种模式中，系统时钟、定时/计数器关闭，但是使用的状态信息被保留。当有如下的输入转换时，正常的系统操作被恢复。 3.7 Service Pin（服务引脚）：Neuron芯片里的一个非常重要的管脚，在节点的配置、安装和维护的时候都需要使用该管脚。该管脚既能输入也能输出。输出时管脚通过一个低电平来点亮外部的LED，LED保持位量表示该节点没有应用代码或芯片已损坏，LED以1/2Hz的频率闪烁表示该节点处于位配置状态。服务管脚电路如右所示。
Vdd
LED
SERVICE3.8 Watchdog（看门狗）定时器：保证在软件出错和存储器故障时不死机，Neuron芯片内部为3个处理器提供1个看门狗定时器。如果应用程序或系统程序不能周期性地复位这些定时器，Neuron芯片将自动复位。Neuron芯片在睡眠模式时，屏蔽所有的看门狗定时器。
Neuron芯片结构图 4 LonWorks收发器 收发器在Neuron芯片通信口和LonWorks网络间提供完整的机械和电气接口，并完成对发送和接收的信息进行编码和解码。不同的通信介质采用不同型号的收发器。
5 LonTalk协议 1 协议定义:LonWorks技术所使用的通信协议称为LonTalk协议。LonTalk协议遵循开放系统互联（OSI）模型，即LonTalk协议提供了OSI参考模型定义的全部七层服务。LonTalk协议是一个分层的以数据包为基础的对等的通信协议。LonTalk协议固化在每一个LonWorks设备的神经元芯片中或片外存储器。LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。 2 Lontalk协议的体系结构 1 物理层：支持多种传输介质，如双绞线、电力线、同轴电缆、光纤、无线电和红外线等。每种传输介质都有对应的收发器作为节点与传输介质之间的通信接
介质访问网络应用1为512B2为2KB4为1KB
5为2KB3为10KB
外部存储器(只有3150)
16bit地址线8bit数据线
网络通信端口I/O模块
(包含16b加载寄存器，脉冲计数器等)
时钟和
计数器控制
时序和控制
注:1-MC143150和MC143120DW/B1DW;2-MC143120E2;3-MC143120; 4-MC143120DW/B1DW;5-MC143150和MC143120E2口。不同的收发器采用不同的数据编码和解码方案。 每一种传输介质称为一种信道，一个LonWorks网络由一个或多个信道组成，信道之间通过路由器连接。信道的数据传输速率与传输介质、传输距离、收发器的性能和数据包的长度等因素有关，主要依赖于所使用的传输介质和收发器的设计。对于同一种传输介质，可以设计多种传输速率的收发器，从而在通信距离、通信速率、节点能耗和成本上取得平衡。 2 数据链路层：LonTalk协议的链路层提供介质访问控制、帧传输、数据编码、CRC错误校验、冲突避免、冲突检测与优先级等机制。LonTalk使用类似以太网所用的“载波监听多路访问”（CSMA）算法；LonTalk协议建立在CSMA基础上，运用预测性P-Persistent CSMA协议算法，使得可以根据预测网络业务量发送优先级报文和动态调整时间槽数目。 3 网络层：LonTalk协议的网络层主要功能为网络管理和路由。其网络管理包括：网络地址分配、路由选择、流量控制、网络服务和网络证实等服务。 3.1 命名、寻址 名字是用来唯一标明某个对象的。当创建一个对象时名字即被赋予，且终身不变。Neuron芯片的名字是一个48b的ID码，它是唯一的且在Neuron芯片的生命期内不会改变。地址是在一类对象类中唯一标识一个或一组对象的标识符。与名字不同的是，地址在创建之后被赋予且可以更改。 A.域地址：域是一个或多个通道上节点的逻辑组合。只有在一个域中的节点才能相互通信。LonTalk协议虽然不支持两个域之间的通信，但可通过应用程序实现两个域间的数据报文的传送。域标识使用域标识符，域标识符可以配置为0B、1B、3B或6B。 B.子网地址：子网是同一个域中最多127个节点的逻辑集合。每个域最多可以有255个子网。一个子网中的所有节点都必须位于同一个网段上，子网不能跨越智能路由器。 C.节点地址：一个子网中的每一个节点都被赋予一个唯一的节点号，其长度为7b。这样，一个子网有127个节点，一个域可容纳32 385个节点。 D.组地址：组是一个域中节点的逻辑集合。不同于子网，分组中的节点对其物理位置无任何限制。一个节点可以同属于15个分组。组可以由长度为1B的组号来标识，一个域最多可定义256个组。 E.Neuron ID：Neuron芯片的48b ID码可以用作地址。该地址由网络管理工具在节点安装时使用，称为域/ Neuron ID编址方式。 F.编址方式：节点使用的编址方式有五种，即域、域/子网、域/子网/节点、域/组、域/子网/ Neuron ID，不同编址方式的源地址和目标地址所需要的字节数也不同。 G.寻址方式：LonTalk协议提供的寻址方式有三种，即单点寻址、多点寻址和广播寻址。单点寻址即是将数据报文传递到某个节点；多点寻址是指在对节点编组后，将数据报文传送到某组节点中；广播寻址则是将数据报文传送到某个子网或某个域。 3.2 路由器 路由器是LonWorks技术的一个非常重要的组成部分，其主要作用是连接不同传输介质的LonWorks网络，实现多种介质的混合组网。路由器有四种，即中继器、网桥、学习路由器和配置路由器。此处将简要介绍学习路由器和配置路由器。这两种路由器都是智能路由器，它们可以提高整个系统的容量和可靠性。