基于LonWorks的在系統編程技術

摘要：LonWorks技術的應用使得在系統編程的內涵得以更充分的體現。本文在概要介紹ISP以及LonWorks技術的基礎上，詳細說明采用基于Neuron芯片的控制節點實現對CPLD進行在系統編程的具體方法。

    關鍵詞：Neuron 控制節點 在系統編程（ISP） CPLD

引言

在系統編程ISP（In System Programming）是指在用戶設計的目標系統或印刷電路板上為重新配置邏輯，或實現新的功能而對器件進行編程或反復編程。隨著EDA工具的普及和ISP器件的日益成熟，ISP技術也得到了越來越廣泛的應用。ISP技術的應用使得硬件設計軟件化，其顯著優勢體現在：簡化生產流程；利用同一硬件結構實現多種系統功能，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編程接口實現對系統的遠程維護和升級。

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據下載脫離EDA工具獨立進行，真正意義上的在系統可編程難以實現。對于ISP器件的編程也可以通過微處理器的控制程序實現，這就為基于Neuron芯片的LON網絡節點提供了應用空間。

Lon(Local Operating Networks)總線是美國Echelon公司1991年推出的局部操作網絡，目前已廣泛應用于測控網絡中。LonWorks現場總線技術在控制系統引入了網絡的概念。在該技術的基礎上，可以方便地實現分布式的網絡控制系統，并使得控制系統更高效、更靈活、更易于維護和擴展。利用分布的智能控制節點進行在系統編程無需編程電纜，而且能夠充分地利用系統資源，簡化編程操作，大大拓展了在系統編程技術的應用范圍。

1 基于Neuron芯片的控制節點

1.1 Neuron芯片簡介

Neuron芯片的LonWorks節點的核心部分，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，可用于開發更為復雜的應用系統，Noeuron芯片內部固化了完整的LonTalk通信協議，確保節點間的可靠通信和互操作。芯片內部有3個8位CPU協調工作，實現Lon節點的通信和控制功能；11個編程I/O口；5個網絡通信端口提供3種工作方式；單端方式、差分方式和專用方式。

1.2 控制節點的硬件結構

Lon網絡節點有2種類型：基于Neuron芯片的節點（Neuron芯片是唯一的處理器）和基于主機的節點（主處理器可以是微控制器、PC機等）。一個典型的現場總線控制節點的基本結構如圖1所示，主要包含以下幾個部分功能塊；應用CPU、I/O處理單元、通信處理器、收發器和電源。無論哪種類型的節點都有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設備，另外還有1個收發器負責將節點連接上網。

本設計中控制節點的基本結構如圖2所法。該節點主要包括Neuron芯片、128KB

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