基于神经元芯片的远程水温监控系统的设计

　　在生产生活中，热水的使用量非常大，而市面上流行的热水器通常只能设定固定的温度，并且一般需要在现场控制。但在许多工业场合，经常需要对远端热水装置的工作过程进行控制，使其生产出稳定的热水，并可随时调节水温。本文使用普通的单股双绞线作为网络物理介质，设计了一个基于LON网络的远程监控系统，来完成上述功能。

　　1 Lonworks总线和神经芯片

　　Lonworks控制网络是当前最为流行的现场总线之一，它的核心是神经元芯片(neuron chip)和LonTalk通信协议。LonTalk通信协议支持0SI/RM的所有七层模型，使得LON网络与其他网络有着良好的接口和兼容性。支持多种拓扑结构，通信介质可选双绞线、电力线、红外线、光纤、同轴电缆等媒介，使得网络布线更加方便。应用程序采用面向对象的设计方法，通过网络变量进行节点之间的数据交换，使网络通信简化为参数设置。

　　本系统中用到两种关键部件。

　　(1)神经芯片

　　神经元(Neuron)芯片使用CMOS VLSI技术，允许运行价格低廉的控制网络。其主要包括MCl43150和MCl43120两大系列。神经元芯片的主要特点是：

　　高度集成，所需要的外部部件较少;

　　3个8位的CPU，输入时钟可选择的范围10~625Hz;

　　片上存储器;

　　11个可编程I/O引脚(有34种可选择的工作方式);

　　2个16位定时器/计数器;

　　15个软定时器;

　　5个网络通信端口，有3种方式可选择(单端反射、差分方式和专用方式);

　　固件包括符合0SI七层协议的LonTalk协议，I/0驱动程序和事件驱动多任务调度程序;

　　服务引脚用于远程识别和诊断;

　　48位内部Neuron ID用于唯一识别Neuron芯片;

　　在两大系列中，3120芯片内部包含E2PROM、RAM和ROM存储器，而3150芯片内部无ROM，但拥有访问外部存储器的接口，可根据实际情况灵活配置存储器。

　　(2)收发器

　　提供神经芯片与Lonworks网络的物理通信接口。

　　2 水温监控系统硬件组成及工作原理

　　本系统由监控结点、执行结点两个结点组成。它们位于LON网络的两端，结构如图l所示。

　　本系统中选用单股双绞线作为网络介质，收发器采用Echelon公司的FTT-10A型收发器，两个节点间通过网络变量进行通信.

　　在每个节点中，选用3150芯片外加一块a2 KB的Flash存储器芯片AT29C257来存储应用程序、数据和通信协议等神经芯片固件。神经芯片和存储器之间的连接如图2所示。