LonWorks智能控制網(wǎng)絡(luò)

LON總線與LonWorks技術(shù)5.1LonWorks應(yīng)用實例5.2LonWorks技術(shù)概要5.3神經(jīng)元芯片5.4LonWorks智能控制網(wǎng)絡(luò)的組成

5.5LonTalk通信協(xié)議與LonMark對象5.6面向?qū)ο缶幊陶Z言NeuronC5.7LonWorks開發(fā)工具

LonWorks技術(shù)在智能小區(qū)中的應(yīng)用5.1LonWorks應(yīng)用實例LonWorks技術(shù)在數(shù)字家庭中的應(yīng)用如：社區(qū)設(shè)備和設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)等互聯(lián)LonWorks住宅社區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)的好處

3.容易與其他監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)總集成，使各系統(tǒng)之間按要求實現(xiàn)聯(lián)動和信息共享。1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、布線容易、工程施工方便、節(jié)省工程安裝費用。2.可靈活選擇雙絞線、電力線或其它通信媒體，在許多場合可以避免重新布線。5.通過Internet實現(xiàn)遠程管理和監(jiān)控，有助于全局的集中管理，包括設(shè)備的遠程監(jiān)測、遠程控制和遠程診斷。4.容易與社區(qū)管理微機局域網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和信息共享。6.LonWorks的互操作性保證總體規(guī)劃和分步實施能順利實現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計和實施的各個階段采用統(tǒng)一的平臺、統(tǒng)一的協(xié)議、統(tǒng)一的工具，而分步實施過程中的各個系統(tǒng)設(shè)備可以根據(jù)市場情況及性能價格比靈活選擇。

8.LonWorks的通信協(xié)議即LonTalk協(xié)議，已成為許多國家和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納的控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。其開放性和可互操作性保證了住宅社區(qū)數(shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、可持續(xù)發(fā)展和建設(shè)，以保證業(yè)主的長期利益。

7.家居安防、設(shè)備監(jiān)控與社區(qū)設(shè)備、設(shè)施的監(jiān)控可以采用同一控制網(wǎng)絡(luò)平臺，有利于系統(tǒng)的實施、管理和維護。5.2LonWorks技術(shù)概要

LON（LocalOperatingNetworks）總線是美國Echelon（埃施朗）公司1992年推出的局部操作網(wǎng)絡(luò)，因其高可靠性、安全性、易于實現(xiàn)和互操作性，使其廣泛應(yīng)用在工業(yè)、樓宇、家庭、能源等自動化領(lǐng)域。LON總線已成為當(dāng)前最流行的現(xiàn)場總線之一。Echelon公司為LON開發(fā)了配套的LonWorks技術(shù)。LonWorks使用的開放式通信協(xié)議LonTalk為設(shè)備之間交換控制狀態(tài)信息建立了一個通用的標(biāo)準(zhǔn)。LonTalk協(xié)議最大的特點是對OSI的七層協(xié)議的支持，是直接面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這是其他的現(xiàn)場總線所不支持的。網(wǎng)絡(luò)變量使節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳遞只是通過各個網(wǎng)絡(luò)變量的綁定便可完成。此外，由于硬件芯片的支持，實現(xiàn)了實時性和接口直觀、簡潔的現(xiàn)場總線應(yīng)用要求。神經(jīng)元芯片（NeuronChip）是LonWorks技術(shù)的核心，它不僅是LON總線的通信處理器，同時也可作為采集和控制的通用處理器，LonWorks技術(shù)中所有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的操作實際上都是通過它實現(xiàn)的。LonTalk協(xié)議通過神經(jīng)元芯片上的硬件和固件實現(xiàn)提取介質(zhì)存取、事務(wù)確認和點對點通信服務(wù)；還有一些如認證、優(yōu)先級傳輸、單一/廣播/組播消息發(fā)送等高級服務(wù)。LonWorks技術(shù)提供了開放系統(tǒng)設(shè)計平臺，使不同公司生產(chǎn)的同類LonWorks產(chǎn)品可以互操互換。LonWorks產(chǎn)品的互操作標(biāo)準(zhǔn)由LonMark協(xié)會制定。LonWorks技術(shù)的特點開放性：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開放，對任何用戶平等通信媒介：可用多種媒介進行通信，包括雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線、紅外等。而且在同一網(wǎng)絡(luò)中可以有多種通信媒介互操作性：LonWorks通信協(xié)議LonTalk是符合ISO定義的開放互聯(lián)（OSI）模型。任何制造商的產(chǎn)品都可以實現(xiàn)互操作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：可以是主從式、對等式或者客戶/服務(wù)器式（C/S）結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲：星形、總線型、環(huán)形、自由形網(wǎng)絡(luò)通信采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法。LonWorks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)稱之為“網(wǎng)絡(luò)變量”，它使網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計簡化成為參數(shù)設(shè)置，提高了通信的可靠性。每幀有效字節(jié)數(shù)：0～228bytes通信速率：1.25Mbit/s130m78Kbit/s2700m節(jié)點數(shù)：32000個提供強有力的開發(fā)工具平臺：LonBuilder與NodeBuilder核心元件：Neuron芯片，具備通信和控制功能改善了CSMA，采用可預(yù)測P堅持CSMA，這樣，在網(wǎng)絡(luò)負載很重的情況下，不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓LonWorks技術(shù)主要組成部分1）LonWorks節(jié)點和路由器；2）LonWorks收發(fā)器；3）LonTalk協(xié)議；4）LonWorks網(wǎng)絡(luò)和節(jié)點開發(fā)工具LON總線系統(tǒng)的開發(fā)

LON總線系統(tǒng)的開發(fā)有兩種途徑：一種是基于開發(fā)工具LonBuilder（節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)安裝工具）或NodeBuilder（節(jié)點開發(fā)工具），使用NeuronC語言編程，即針對具體控制系統(tǒng)的要求編寫應(yīng)用代碼，然后經(jīng)過編譯與通信協(xié)議代碼連接生成總的目標(biāo)代碼，一起燒錄到節(jié)點的存儲器中。另一種是基于圖形方式的軟件開發(fā)工具VisualControl，通過組態(tài)構(gòu)成控制系統(tǒng)，自動編譯生成總的目標(biāo)代碼，直接下載到節(jié)點的FlashROM中。對復(fù)雜系統(tǒng)，需編制自定義模塊。5.3神經(jīng)元芯片LonWorks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片（NeuronChip），它提供通信、控制、介質(zhì)訪問、I/O接口等功能。神經(jīng)元芯片主要有3120和3150兩大系列。

早期生產(chǎn)廠家：Motorola和TOSHIBA目前生產(chǎn)廠家：TOSHIBA和Cypress

TOSHIBA公司生產(chǎn)的神經(jīng)元芯片型號為TMPN3120和TMPN3150兩個系列。TMPN3150支持外部存儲器，適合功能較為復(fù)雜的應(yīng)用場合；TMPN3120不支持外部存儲器，它本身帶有EEPROM。1、神經(jīng)元芯片的結(jié)構(gòu)31503120神經(jīng)元芯片的主要性能特點：高度集成，所需外部器件較少；內(nèi)有三個CPU，分別實現(xiàn)不同功能；11個可編程I/O引腳，可設(shè)置34種預(yù)編程工作方式；兩個16位定時/計數(shù)器，15個軟定時器；網(wǎng)絡(luò)通信端口可設(shè)置為單端、差分、專用工作方式；在外部存儲器中可固化LonTalk協(xié)議、I/O驅(qū)動程序、事件驅(qū)動多任務(wù)調(diào)度程序等固件；提供用于遠程識別和診斷的服務(wù)引腳；48位內(nèi)部NeuronID，用于惟一識別Neuron芯片。2、處理單元OSI1-2層OSI3-6層OSI用戶編程Neuron芯片內(nèi)有三個處理器：MAC處理器：完成介質(zhì)訪問控制（1、2層），包括驅(qū)動通信子系統(tǒng)硬件和執(zhí)行MAC算法。網(wǎng)絡(luò)處理器：完成協(xié)議的3～6層，包括處理網(wǎng)絡(luò)變量、尋址、認證、后臺診斷、軟件定時器、網(wǎng)絡(luò)管理和路由等；同時，還控制網(wǎng)絡(luò)通信端口、物理地址發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。應(yīng)用處理器：完成用戶的編程（7層），包括用戶編寫的代碼以及用戶程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的服務(wù)調(diào)用等。各處理器分別同時獨立工作，通過緩沖器進行通信。除應(yīng)用層需由用戶編程外，其余6層都由固件來完成。所謂固件就是固化在芯片內(nèi)（或芯片外）ROM中的有關(guān)通信協(xié)議的軟件。用戶可以完全不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)底層的事情，例如網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制等等，這些都由MAC處理器和網(wǎng)絡(luò)處理器自動完成。3、神經(jīng)元芯片的存儲器3120芯片和3150芯片的存儲器結(jié)構(gòu)如圖所示：3120芯片存儲映像 3150芯片存儲映像（1）E2PROM

各種類型的神經(jīng)元芯片都有內(nèi)部E2PROM，用于存儲網(wǎng)絡(luò)配置和尋址信息、惟一的48位神經(jīng)芯片標(biāo)識碼、用戶應(yīng)用程序代碼和常用數(shù)據(jù)。E2PROM中的用戶代碼在程序控制下寫入和擦除，兩者的總時間是20ms/Byte，可以在數(shù)據(jù)不丟失情況下，向E2PROM寫入10000次。神經(jīng)元芯片的E2PROM存儲安裝詳細信息（網(wǎng)絡(luò)地址和通信參數(shù)等）和由LonBuilder或NodeBuilder開發(fā)工具產(chǎn)生的應(yīng)用程序；3150神經(jīng)元芯片的應(yīng)用程序代碼也可存儲到外接存儲器。（2）RAMRAM用來存儲堆棧段應(yīng)用和系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以及LonTalk協(xié)議網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)數(shù)據(jù)。只要神經(jīng)元芯片維持加電狀態(tài)，RAM狀態(tài)就會保持（甚至在睡眠（Sleep）方式下），當(dāng)芯片復(fù)位（Reset）時，RAM內(nèi)容清除。（3）ROM

所有3120神經(jīng)元芯片包括10kB的ROM，3150芯片無ROM。ROM用來存儲神經(jīng)元芯片固件，包括LonTalk協(xié)議、事件驅(qū)動任務(wù)調(diào)度器、應(yīng)用函數(shù)庫。

（4）外部存儲器

3150芯片不包括片上ROM，但可以允許尋址59392個字節(jié)的外部存儲器。外部存儲器存儲應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)（可多達43008個字節(jié)）、神經(jīng)元芯片固件和保留空間（16384個字節(jié)），其中43008個字節(jié)中也可包括網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)和應(yīng)用緩沖區(qū)。4、通信端口神經(jīng)元芯片有一個多功能通信端口（CP0～CP4），為適合不同的通信介質(zhì)，可以將五個通信管腳配置成三種不同的接口模式（單端、差分、專用），以適合不同的編碼方案和不同的波特率。引腳驅(qū)動電

流（mA）單端模式差分模式專用模式CP01.4數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入（＋）數(shù)據(jù)輸入CP11.4數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸入（－）數(shù)據(jù)輸出CP240發(fā)送端使能數(shù)據(jù)輸出（＋）位時鐘輸出CP340休眠狀態(tài)輸出數(shù)據(jù)輸出（－）休眠輸出或喚醒輸入CP41.4沖突檢測輸入沖突檢測輸入幀時鐘輸出表1三種通信方式下引腳功能比較單端模式通信端口單端模式是指LON總線中使用最廣泛的一種模式，無線、紅外、光纖和同軸電纜都使用該模式。數(shù)據(jù)通信是通過單端輸入輸出引腳CP0和CP1。該模式還包含低有效的睡眠輸出（CP3），它可以使當(dāng)神經(jīng)元芯片進入睡眠狀態(tài)時收發(fā)器進入掉電狀態(tài)。數(shù)據(jù)編碼和解碼使用的是差分曼徹斯特編碼。這種編碼方式有利于在接收端從數(shù)據(jù)流中提取發(fā)送端的時鐘信息而不需專用時鐘線。在正式發(fā)送報文之前，發(fā)送端發(fā)送一個同步頭以確保接收節(jié)點接收時鐘同步。該同步頭包括一個位（比特）同步域和一個字節(jié)同步域。位同步域是一串差分曼徹斯特編碼的“1”，位同步的長度是可變的，以適應(yīng)不同的通信介質(zhì)。字節(jié)同步域是1位差分曼徹斯特編碼的“0”，表示同步頭結(jié)束，開始正式報文的第一個字節(jié)。報文結(jié)束時，神經(jīng)元芯片通信端口強制差分曼徹斯特編碼為一個線路空碼，并保持到接收端確認發(fā)送的報文結(jié)束。線路空碼根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最后1位高低狀態(tài)來保持線路在線路空碼時為高電平或低電平。線路空碼在CRC校驗碼的最后一位開始，延時兩位結(jié)束。數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)神經(jīng)元芯片支持一個低有效的收發(fā)器碰撞檢測信號，以保證通信的可靠性。如果碰撞檢測允許，在發(fā)送的過程中，神經(jīng)元芯片檢測到CP4為低，且低電平持續(xù)時間至少有一個系統(tǒng)時鐘，表示碰撞產(chǎn)生或正在發(fā)生，并通知神經(jīng)元芯片，報文重發(fā)。差分模式通信端口差分模式主要用于連接帶隔離變壓器的雙絞線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器。在差分模式下，神經(jīng)元芯片支持內(nèi)部的差分驅(qū)動，同時不再包括睡眠輸出，通信口配置如上圖。差分模式也是采用差分曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)格式完全和單端模式相同。專用模式在一些專用場合，需要神經(jīng)元芯片直接提供沒有編碼和不加同步頭的原始報文。在這種情況下，需要一個智能的收發(fā)器處理從網(wǎng)絡(luò)上或從神經(jīng)元芯片上來的數(shù)據(jù)。發(fā)送過程：從神經(jīng)元芯片接受到這種原始報文，重新編碼，并插入同步頭；接收過程：從網(wǎng)絡(luò)上收到數(shù)據(jù)，去掉同步頭，重新解碼，然后送到神經(jīng)元芯片。在專用模式時，CP2和CP4分別輸出位和幀的同步時鐘信號，可用于和用戶設(shè)計的智能型網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器連接，便于用戶任意地構(gòu)成自己所需要的方式，這樣就大大提高了神經(jīng)元芯片在通信方式上的靈活性。5、定時器/計數(shù)器在神經(jīng)元芯片中有兩個16位的定時器/計數(shù)器，即定時器/計數(shù)器1和定時器/計數(shù)器2。計時器/計數(shù)器1又可稱為多路復(fù)用定時器/計數(shù)器，其輸入引腳可通過一個可編程多路轉(zhuǎn)換器在IO4～IO7中選擇，而輸出為IO0。定時器/計數(shù)器2稱為專用定時器/計數(shù)器，它的輸入接引腳IO4，輸出接IO1。定時器/計數(shù)器電路原理如圖所示。若定時器/計數(shù)器只用作輸入信號，則IO0和IO1可作它用。定時器/計數(shù)器的時鐘和使能輸入可從外部引腳輸入，也可將系統(tǒng)時鐘分頻后輸入，兩個定時器/計數(shù)器的時鐘頻率相互獨立。外部時鐘的作用可選擇在脈沖的上升沿和下降沿。6、輸入/輸出在一個控制單元中需要有采集和控制的功能，為此在神經(jīng)元芯片上特設(shè)置11個I/O口，即IO0～IO10。這11個I/O口可根據(jù)不同的需求進行靈活配置，便于同外圍設(shè)備進行接口，如可配置成RS232、并口、定時/計數(shù)I/O、位I/O等。根據(jù)不同外部設(shè)備I/O的要求，采用NeuronC語言，編程人員可以定義一個或多個引腳作為輸入/輸出對象，靈活地配置輸入/輸出方式。用戶程序可通過“io_in（）”和“io_out（）”系統(tǒng)調(diào)用來訪問這些I/O對象，并在程序執(zhí)行期間完成輸入/輸出操作。7、時鐘系統(tǒng)、睡眠／喚醒機制在神經(jīng)元芯片中包括一個分頻器，通過外部的一個輸入晶振來輸入時鐘。神經(jīng)元芯片正常工作頻率為625kHz～10MHz（625kHz是對于低電壓神經(jīng)元芯片來說的）。神經(jīng)元芯片可以通過軟件設(shè)置進入低電壓的睡眠狀態(tài)；在這種模式中，系統(tǒng)時鐘、使用的程序時鐘和計數(shù)器關(guān)閉，但是使用的狀態(tài)信息（包括神經(jīng)元芯片的內(nèi)部RAM）被保留。當(dāng)輸入有如下的轉(zhuǎn)換時，其中包括：I/O管腳的輸入（可屏蔽）、IO4-IO7、Service管腳信號、通信端口（可屏蔽）、差分模式CP0或CP1、單端模式CP0、專用模式CP3，正常的系統(tǒng)操作被恢復(fù)。8、Service引腳

Service引腳是神經(jīng)元芯片里的一個非常重要的引腳，在節(jié)點的配置、安裝和維護的時候都需要使用該引腳。該引腳既能輸入也能輸出。輸出時，Service引腳通過一個低電平來點亮外部的LED，LED保持為亮表示該節(jié)點沒有應(yīng)用代碼或芯片已壞；LED以1/2Hz的頻率閃爍表示該節(jié)點處于未配置狀態(tài)。輸入時，一個邏輯低電平使神經(jīng)元芯片傳送一個包括該節(jié)點48位NeuronID的網(wǎng)絡(luò)管理消息。9、Watchdog定時器神經(jīng)元芯片為防止軟件失效和存儲器錯誤，包含三個Watchdog定時器（每個CPU一個）。如果應(yīng)用軟件和系統(tǒng)沒有定時地刷新這些Watchdog定時器，整個神經(jīng)元芯片將自動復(fù)位。

Watchdog定時器的復(fù)位周期依賴于神經(jīng)元芯片輸入時鐘的頻率，例如在輸入時鐘頻率為10MHz時，Watchdog定時器周期是0.84s。當(dāng)神經(jīng)元芯片處于睡眠狀態(tài)時，所有的Watchdog定時器被禁止。神經(jīng)元芯片支持節(jié)電方式，在這種節(jié)電方式下系統(tǒng)時鐘和計數(shù)器關(guān)閉，但是狀態(tài)信息，包括RAM中的信息不會改變，一旦I/O狀態(tài)變化，或網(wǎng)絡(luò)上信息有變，系統(tǒng)便會激活神經(jīng)元芯片。它的內(nèi)部還有一個最高1.25Mbit/s的獨立于介質(zhì)的收發(fā)器。由此可見在一個小小的神經(jīng)元芯片中，不僅具有強大的通信功能，更集采集控制于一體。在某些情況下一個神經(jīng)元芯片加上幾個分離元件便可成為一個DCS系統(tǒng)中獨立的控制單元。5.4LonWorks智能控制網(wǎng)絡(luò)的組成5.4.1LonWorks智能控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LonWorks智能控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括五個部分:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（LonTalk）LonTalk是面向?qū)ο蟮木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持OSI七層協(xié)議，設(shè)備節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳遞通過網(wǎng)絡(luò)變量的互聯(lián)實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備智能測控節(jié)點、路由器和網(wǎng)關(guān)等執(zhí)行機構(gòu)傳感器、變送器等管理軟件

包括LonTalk開放式通信協(xié)議，并為設(shè)備之間交換控制狀態(tài)信息建立了一個通用的標(biāo)準(zhǔn)在LonTalk協(xié)議的協(xié)調(diào)下，以往那些孤立的設(shè)備融為一體，形成一個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。一、LonWorks節(jié)點LonWorks節(jié)點是指同物理上與之相連的I/O設(shè)備進行控制或信息交換，并且在LON網(wǎng)絡(luò)上使用LonTalk協(xié)議與其它節(jié)點相互通信的一類對象。LON節(jié)點有兩種類型：1、基于Neuron芯片的節(jié)點2、基于主機的節(jié)點1、基于Neuron芯片的節(jié)點這類節(jié)點中Neuron芯片是惟一的處理器，適合I/O設(shè)備較簡單、處理任務(wù)不復(fù)雜的系統(tǒng)。2、基于主機的節(jié)點這類節(jié)點中，Neuron芯片僅僅作為通信協(xié)處理器，充當(dāng)LON網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口，節(jié)點應(yīng)用程序由主處理器執(zhí)行。主處理器可以是PC或其他任何微處理器。適合于對處理能力、輸入/輸出能力要求較高的系統(tǒng)。采用MIP結(jié)構(gòu)的控制節(jié)點通信協(xié)處理器復(fù)雜測控任務(wù)在基于主機的節(jié)點中，采用MIP（微處理器接口程序）接口實現(xiàn)PC機與LonWorks網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系，并可以開發(fā)自己的應(yīng)用程序用于對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、控制、網(wǎng)絡(luò)管理等。三種MIP接口：

MIP/P20（3120芯片與CPU并行接口）

MIP/P50（3150芯片與CPU并行接口）MIP/DPS（使用DPRAM實現(xiàn)Neuron芯片與CPU通信）二、路由器路由器/網(wǎng)橋節(jié)點結(jié)構(gòu)RTR-10路由器模塊路由器用來連接不同通信介質(zhì)的LON網(wǎng)絡(luò)。一個路由器通常由兩個互聯(lián)的神經(jīng)節(jié)點構(gòu)成，每個節(jié)點的收發(fā)器類型與路由器所連接的信道兼容。透明地支持多種傳輸媒介是LonWorks技術(shù)中一項獨特功能，它使得開發(fā)者選擇最適合他們需求的傳輸媒介和通信方法。這種多介質(zhì)的支持是通過路由器實現(xiàn)的。路由器能夠用于控制網(wǎng)絡(luò)交通和分割網(wǎng)絡(luò)，增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量和容量?；贚NS的網(wǎng)絡(luò)工具可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)自動地配置路由器，使得路由器的安裝變得非常簡單，并且對于節(jié)點而言，它是完全透明的。路由器種類

一個路由器連接兩個信道并且在信道間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由器可由以下4種路由算法之一配置。中繼器：最簡單的路由器，數(shù)據(jù)包只能前向傳輸。利用中繼器，一個子網(wǎng)可以跨越多個信道。網(wǎng)橋：在兩個信道間前向轉(zhuǎn)發(fā)，并與本域的所有數(shù)據(jù)包相匹配。利用網(wǎng)橋，子網(wǎng)可以跨越多個信道。學(xué)習(xí)路由器：監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)流量并在域/子網(wǎng)級感知網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，利用所學(xué)知識在信道間為數(shù)據(jù)包選擇路徑。配置路由器：借助內(nèi)部路由表在信道間為數(shù)據(jù)包選擇路徑。內(nèi)部路由表由網(wǎng)絡(luò)管理工具定義。三、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)備在運行程序的適當(dāng)時刻發(fā)布信息。由于這些程序不是同步運行，也可能有多個設(shè)備試圖同時對話，因此，設(shè)備間的信息傳遞需要以一系列的規(guī)則和進程的形式加以組織，這些規(guī)則和進程稱為通信協(xié)議，簡稱協(xié)議。協(xié)議定義了設(shè)備間傳遞的信息格式，并且定義了一個設(shè)備對另一個設(shè)備在發(fā)送信息時所期望對方采取的操作。協(xié)議通常采用嵌入軟件形式并駐留在設(shè)備內(nèi)，或通過網(wǎng)絡(luò)管理工具下載到設(shè)備中。LonWoks技術(shù)采用LonTalk協(xié)議。四、通信媒介通信媒介是節(jié)點（設(shè)備）之間信息傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)，包括雙絞線、電力線、紅外線、光纖和同軸電纜等。五、網(wǎng)絡(luò)管理工具一個典型的現(xiàn)場控制節(jié)點主要包括以下幾個功能塊：應(yīng)用CPU、I/O處理單元、通信處理器、收發(fā)器和電源。當(dāng)單個節(jié)點建成之后，節(jié)點之間需要互相通信，這就需要一個網(wǎng)絡(luò)工具為網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點分配邏輯地址，同時也要將每個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)變量和報文連接起來。一旦網(wǎng)絡(luò)建成并正常運行后，需要對其進行維護。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的上位機需要了解所有節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)變量和顯示報文變化的情況。網(wǎng)絡(luò)管理工具的主要功能有：網(wǎng)絡(luò)安裝、網(wǎng)絡(luò)維護、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。5.4.2LonWorks的技術(shù)支持LonWorks技術(shù)的目標(biāo)是提高建造開放控制系統(tǒng)所需的便捷、具有優(yōu)良性價比的開發(fā)平臺。該平臺提供一套完整的設(shè)計、創(chuàng)建和安裝智能控制設(shè)備的工具。LonWorks技術(shù)的關(guān)鍵部件包括：1.神經(jīng)元芯片是一種專用于價格低廉的控制設(shè)備使之具有智能和網(wǎng)絡(luò)功能的半導(dǎo)體器件，包括通信功能，含有用戶代碼的應(yīng)用處理功能和由設(shè)備開發(fā)商提供的I/O設(shè)備。2.神經(jīng)元芯片應(yīng)用程序LonWorks應(yīng)用程序用NeuronC編寫。一旦編寫完畢，NeuronC代碼就被編譯成機器碼形式并下載到或連接到芯片上。3.收發(fā)器收發(fā)器提供神經(jīng)元芯片與LonWorks網(wǎng)絡(luò)的物理通信接口。收發(fā)器簡化了可互操作的LonWorks節(jié)點的開發(fā)并用于許多類型的通信介質(zhì)的拓撲結(jié)構(gòu)，具有不同收發(fā)器類型的產(chǎn)品需要通過路由器實現(xiàn)節(jié)點之間的互操作。由于突破了通信介質(zhì)的限制，因此LON總線可以根據(jù)不同的現(xiàn)場需要選擇不同的收發(fā)器和通信介質(zhì)。LON總線的收發(fā)器有：雙絞線收發(fā)器、電力線收發(fā)器、無線收發(fā)器、光纖收發(fā)器等。1）雙絞線收發(fā)器最高速率1.25Mbps；掛64節(jié)點，距離30m（1）直接驅(qū)動接口在許多設(shè)計中，雙絞線收發(fā)器配置可以獲得較高的性價比。雙絞線與Neuron芯片接口有以下三種基本類型：它使用神經(jīng)元芯片的通信端口作為收發(fā)器，同時加入電阻和瞬態(tài)抑制器作為電流限制和靜電放電（ESD）保護。（2）RS-485常用電氣接口，在費用、性能及體積上都有較多的優(yōu)勢。Neuron芯片通信端口采用單端工作方式，在外部部件參數(shù)不變的情況下，能支持多種數(shù)據(jù)速率（最高1.25Mbps）以及多種類型的傳輸線。其共模電壓優(yōu)于直接驅(qū)動，遜于變壓器耦合。共模電壓范圍-7~+12V；為確保網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的互操作性，LonMark指標(biāo)建議擁有RS-485收發(fā)器的節(jié)點使用39Kbps的數(shù)據(jù)速率。（3）變壓器耦合對于需要高性能、高隔離度、高抗干擾能力的應(yīng)用，最好使用變壓器耦合接口。變壓器耦合收發(fā)器設(shè)計的數(shù)據(jù)速率可達到1.25Mbit/s。（應(yīng)用廣泛）變壓器耦合方式的幾種收發(fā)器：2）電力線收發(fā)器電力線收發(fā)器，是將通信數(shù)據(jù)調(diào)制成載波信號或擴頻信號，然后通過耦合器耦合到220V或其他交直流電力線上，甚至是沒有電力的雙絞線。當(dāng)Neuron芯片與電力線收發(fā)器接口時，其通信端口應(yīng)工作在單端工作方式，通信速率最高可達10Kbit/s。3）無線收發(fā)器在LonWorks技術(shù)中使用無線通信技術(shù)可達到兩個目的：應(yīng)用范圍更廣；可選頻率范圍寬。與無線收發(fā)器接口的Neuron芯片通信端口應(yīng)工作在單端工作方式，能達到的數(shù)據(jù)速率最大是4800bit/s。收發(fā)器實物4.LonWorks節(jié)點每個連接到網(wǎng)絡(luò)上的LonWorks設(shè)備稱為節(jié)點。節(jié)點包括一個神經(jīng)元芯片和收發(fā)器。根據(jù)節(jié)點的功能，節(jié)點可以嵌入傳感器、執(zhí)行器、I/O外圍電路等。節(jié)點的應(yīng)用程序不僅接收和發(fā)送網(wǎng)絡(luò)上的信息，而且可以進行傳感信號和控制邏輯的數(shù)據(jù)處理，例如PID控制、數(shù)據(jù)采集和調(diào)度。5.路由器路由器支持多種通信介質(zhì)，路由器也可以控制網(wǎng)絡(luò)流量，增加網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。6.開發(fā)工具開發(fā)工具包括多節(jié)點開發(fā)環(huán)境、調(diào)試應(yīng)用程序環(huán)境、安裝和配置節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)管理器和監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)流量的協(xié)議分析儀。開發(fā)工具使產(chǎn)品開發(fā)商便于設(shè)計基于LON控制網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。其中LonBuilder工具是一個開發(fā)多節(jié)點的集成工具，而NodeBuilder是單節(jié)點開發(fā)工具；LonMakerforWindows是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和系統(tǒng)管理工具。7.網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器是網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，它并不連接傳感器和執(zhí)行器，而是外部主機的物理接口。該設(shè)備的應(yīng)用程序提供通信協(xié)議和應(yīng)用程序接口（API），使得基于主機的程序可以訪問LON網(wǎng)絡(luò)。8.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）提供一個公共的、支持診斷、控制、安裝和配置的面向網(wǎng)絡(luò)的系列服務(wù)。5.5LonWorks通信協(xié)議與LonMark對象5.5.1LonTalk協(xié)議介紹

LonTalk協(xié)議是LON總線的專用協(xié)議，是LonWorks技術(shù)的核心。它符合ISO制訂的開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI標(biāo)準(zhǔn)，具有完備的七層協(xié)議。它具有LON總線的所有網(wǎng)絡(luò)通信功能，包含一個網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具生成固件，使通信數(shù)據(jù)在各種介質(zhì)中非常可靠地傳輸。LonTalk協(xié)議提供一系列通信服務(wù)，可使一臺設(shè)備的應(yīng)用程序可以在不了解網(wǎng)絡(luò)拓撲、名稱、地址或其他設(shè)備功能的情況下發(fā)送和接收網(wǎng)絡(luò)上其他設(shè)備的報文。還提供端到端的報文確認、報文認證、打包業(yè)務(wù)和優(yōu)先傳送服務(wù)，支持網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，允許遠程網(wǎng)絡(luò)管理工具與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行交互。1、LonTalk協(xié)議采用分級編碼方式：域（Domain）、子網(wǎng)（Subnet）、節(jié)點（Node）2、LonTalk協(xié)議支持多種通訊介質(zhì)：

即雙絞線、同軸電纜、電力線、無線、紅外線、光纖3、符合LonTalk協(xié)議的各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點互操作性強：可以彼此直接傳輸信號，完成控制動作4、符合LonTalk協(xié)議的各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般是短幀傳播，響應(yīng)時間快，通信安全可靠。一、LonTalk協(xié)議特點二、LonTalk協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

OSI層次標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)LON提供的服務(wù)7應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量類型6表示層數(shù)據(jù)表示網(wǎng)絡(luò)變量，外部幀傳送5會話層遠程遙控動作請求/響應(yīng)，認證，網(wǎng)絡(luò)管理4傳送層端對端的可靠傳輸應(yīng)答，非應(yīng)答，點對點。廣播，認證等3網(wǎng)絡(luò)層傳輸分組地址，路由2鏈路層鏈路層幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)解碼，CRC錯誤檢查MAC子層介質(zhì)訪問P預(yù)測CSMA，碰撞規(guī)避優(yōu)先級，碰撞檢測1物理層電路連接介質(zhì)，電氣接口LonTalk協(xié)議是一個分層的、基于數(shù)據(jù)包的對等通信協(xié)議。LonTalk七層結(jié)構(gòu)1、物理層

定義通信信道上位流傳輸，確保源設(shè)備發(fā)送的位流準(zhǔn)確地被目的設(shè)備所接收。

LonTalk在物理層協(xié)議上支持多種通信協(xié)議，也就是為適應(yīng)不同的通信介質(zhì)而支持不同的數(shù)據(jù)解碼和編碼。例如，通常雙絞線使用差分曼徹斯特編碼；電力線使用擴頻；無線通信使用頻移鍵控。由于LonTalk考慮對各種介質(zhì)的支持，LON總線可以允許使用非常廣泛的通信介質(zhì)，如雙絞線、電力線、無線、紅外線、同軸電纜、光纖甚至是用戶自定義的通信介質(zhì)。2、介質(zhì)訪問控制和MAC層協(xié)議

數(shù)據(jù)鏈路層定義介質(zhì)訪問方法和確保有效利用單一信道的數(shù)據(jù)編碼。數(shù)據(jù)鏈路層將位流分割成數(shù)據(jù)幀，定義源設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)幀的時刻，目的設(shè)備如何接收數(shù)據(jù)幀以及檢測傳輸錯誤；同時還定義了優(yōu)先級機制確保重要信息的傳送。由于網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)多種多樣，相應(yīng)的就有多種介質(zhì)訪問控制方法。所以，為了使數(shù)據(jù)幀傳輸獨立于所采用的物理介質(zhì)和介質(zhì)訪問的控制方法，將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：邏輯鏈路控制LLC和介質(zhì)訪問控制MAC。LLC與介質(zhì)無關(guān)，MAC則依賴于介質(zhì)。所謂MAC協(xié)議就是確定設(shè)備怎樣才可以安全地發(fā)送數(shù)據(jù)包，以減少沖突的控制算法。LonTalkMAC子層協(xié)議使用改進的CSMA介質(zhì)訪問控制協(xié)議（帶預(yù)測的P-堅持CSMA），它使得網(wǎng)絡(luò)即使在過載的情況下，仍可以達到最大的通信量，而不至于發(fā)生因沖突過多致使網(wǎng)絡(luò)吞吐量急劇下降。如果收發(fā)器（雙絞線）支持硬件沖突檢測，LonTalk協(xié)議就支持沖突檢測和自動重發(fā)。一旦收發(fā)器檢測到?jīng)_突，LonTalk協(xié)議便能立刻重發(fā)因沖突而損壞的消息包。如果無沖突檢測，在采用應(yīng)答服務(wù)或請求/響應(yīng)服務(wù)時，發(fā)生沖突的發(fā)送節(jié)點不能立即知道已發(fā)生沖突而確定重發(fā)，只有在未收到接收節(jié)點返回的確認或響應(yīng)并且事務(wù)定時器超時發(fā)生后才能確定發(fā)送失敗，然后重發(fā)；如果采用非確認服務(wù)，在沖突發(fā)生時消息包必將丟失。

LonTalk協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)層給用戶提供一個簡單的通信接口，定義了如何接收、發(fā)送、響應(yīng)等。在網(wǎng)絡(luò)管理上有網(wǎng)絡(luò)地址分配、出錯管理、網(wǎng)絡(luò)認證和流量控制，而路由器的機制也是在這一層實現(xiàn)。LonTalk協(xié)議定義了一種分層編址方法，這種方式使用了域地址、子網(wǎng)地址、節(jié)點地址。為了進一步簡化多個分散點的編址，LonTalk協(xié)議還定義了另一級地址，即組地址。3、網(wǎng)絡(luò)層（1）域地址LonTalk編址的最頂層是域，是一個或多個通道上的節(jié)點的一個邏輯集合（一個通道是指在物理上能獨立發(fā)送報文而不需要轉(zhuǎn)發(fā)的一段介質(zhì)）。只有在一個域中的節(jié)點才能互相通信。換句話說，在同一通道上的節(jié)點完全可以通過賦予不同的域名而執(zhí)行不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并絕對做到不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之間完全獨立、互不干擾地運行（即域地址可以用來隔離不同網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點）。所以，域又稱為虛擬網(wǎng)絡(luò)。域標(biāo)識使用域標(biāo)識符，域標(biāo)識符是惟一的。域標(biāo)識符對應(yīng)的字節(jié)數(shù)可在0、1、3、6個字節(jié)的4個值中選擇。（2）子網(wǎng)地址編址的第二層是子網(wǎng)，子網(wǎng)是域中節(jié)點的一個邏輯集合。每個子網(wǎng)的節(jié)點數(shù)最多為127個，而每個域最多有255個子網(wǎng)。子網(wǎng)中的所有節(jié)點必須在同一信道上，如果一個節(jié)點屬于兩個域，該節(jié)點必須屬于每個域中的一個子網(wǎng)。（3）節(jié)點地址編址的第三層是節(jié)點。子網(wǎng)中的每個節(jié)點都被賦予一個惟一的數(shù)值，該數(shù)是7位二進制值，這樣每個子網(wǎng)最多可配置的節(jié)點數(shù)為127個。一個域中最多可以有32385個節(jié)點（255×127）。任一節(jié)點可以分屬一個或兩個域，容許一個節(jié)點作為兩個域之間的網(wǎng)關(guān)（Gateway），也容許一個節(jié)點將采集來的數(shù)據(jù)分別發(fā)向兩個不同的域。（4）組地址一個組是一個域中的節(jié)點的邏輯集合。與子網(wǎng)不同，作為一個組的節(jié)點無需考慮它在域中所處的物理位置。節(jié)點的組不僅可跨越同一域中的多個子網(wǎng)，而且可跨越多個通道。一個域中最多可指定256個組，而且對采用應(yīng)答服務(wù)或請求/響應(yīng)服務(wù)的組節(jié)點數(shù)最多為64個；對采用非應(yīng)答服務(wù)的組節(jié)點數(shù)不限制。單獨的一個節(jié)點可同屬于多個組（最多15個組）。

組編址的優(yōu)點是降低隨同信息發(fā)送的地址信息的字節(jié)數(shù)，同時也使同一組中的多個節(jié)點可同時接收網(wǎng)上發(fā)出的單個消息。（5）神經(jīng)芯片標(biāo)識神經(jīng)芯片的標(biāo)識符ID可用作地址，并且這個ID值只在網(wǎng)絡(luò)安裝及配置時用做網(wǎng)絡(luò)尋址。尋址格式：

一個通道是指在物理上能獨立發(fā)送報文（不需要轉(zhuǎn)發(fā)）的一段介質(zhì)。LonTalk規(guī)定一個通道至多有32385個節(jié)點。通道并不影響網(wǎng)絡(luò)的地址結(jié)構(gòu)。域、子網(wǎng)和分組都可以跨越多個通道，一個網(wǎng)絡(luò)可以由一個或多個通道組成。通道之間是通過橋接器（Bridge）來連接的。這樣做不僅可以實現(xiàn)多介質(zhì)在同一網(wǎng)絡(luò)上的連接，而且可以使一個通道的網(wǎng)絡(luò)信道不致過于擁擠。節(jié)點有5種尋址格式。尋址格式確定了地址格式的字節(jié)數(shù)。每種尋址格式的字節(jié)數(shù)如表所示。在每一種地址格式子網(wǎng)上，“0”意味著節(jié)點不知道其子網(wǎng)號。在計算整個地址長度時，應(yīng)在表中給出的地址長度基礎(chǔ)上再加上域地址長度（范圍為0～6個字節(jié)）。地址格式目標(biāo)地址長度（字節(jié)數(shù)）域（子網(wǎng)=0）域內(nèi)所有節(jié)點3域、子網(wǎng)子網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點3域、子網(wǎng)、節(jié)點子網(wǎng)內(nèi)的特定節(jié)點4域、組組內(nèi)所有節(jié)點3域、Neuron特定節(jié)點9盡管NeuronID也可以作為地址，但它不能作尋址的惟一方式。這是因為該尋址方式只支持一對一的傳輸，使用其作為地址將需要過于寵大的節(jié)點路由表以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)流量。域/NeuronID尋址方式是在網(wǎng)絡(luò)安裝期間對節(jié)點進行初始配置時，由網(wǎng)絡(luò)管理工具將每個節(jié)點配置給一個或兩個域，并且配置子網(wǎng)和節(jié)點標(biāo)識碼。4、傳輸層和會話層LonTalk協(xié)議的核心部分是傳輸層和會話層。傳輸層管理著報文執(zhí)行的順序和報文的二次確認。傳輸層是無連接的，它提供一對一節(jié)點、一對多節(jié)點的可靠傳輸。信息認證也是在這一層實現(xiàn)的。會話層主要提供了請求/響應(yīng)的機制。它通過節(jié)點的連接，來進行遠程數(shù)據(jù)服務(wù)。使用該機制可以遙控實現(xiàn)遠端節(jié)點的過程建立。5、表示層定義報文數(shù)據(jù)的編碼。報文被編碼為網(wǎng)絡(luò)變量、應(yīng)用報文或外部幀。6、應(yīng)用層定義為一種低層交換數(shù)據(jù)的公共語義解釋，使不同的應(yīng)用程序中網(wǎng)絡(luò)變量改變時，均能自動將更新的網(wǎng)絡(luò)變量值下傳或上傳。應(yīng)用層還定義了一個文件傳輸協(xié)議，用來傳輸應(yīng)用程序間的傳輸流。5.5.2LonTalk提供的服務(wù)LonTalk協(xié)議能提供端到端的報文確認、報文認證、打包業(yè)務(wù)和優(yōu)先級傳送服務(wù)，提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的支持，并允許遠程網(wǎng)絡(luò)管理工具與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行交互。一、物理信道管理LonTalk協(xié)議支持一種或多種不同傳輸介質(zhì)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。傳輸介質(zhì)：雙絞線、電力線、無線射頻、同軸電纜和光纖等。不同介質(zhì)的傳輸距離、傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)以及所使用的收發(fā)器均不相同。每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接到物理信道上，一個或多個信道具有特定頻率的射頻。多條信道由網(wǎng)橋和路由器連接，收發(fā)器是神經(jīng)芯片與信道的接口，信道的傳輸速率與傳輸介質(zhì)和收發(fā)器有關(guān)。二、LonTalk協(xié)議的命名機制和尋址方式1、神經(jīng)元芯片命名

神經(jīng)元芯片具有一個特有的48位標(biāo)識（NeuronID），NeuronID由芯片生產(chǎn)廠家惟一確定，并且終生不變。由此，NeuronID作為神經(jīng)元芯片的名字，可以惟一地區(qū)別于其他神經(jīng)元芯片。2、地址地址是一個對象或一組對象的特有標(biāo)識，與名字不同，地址是可以改變的。LonTalk地址惟一地確定一個LonTalk數(shù)據(jù)包的源節(jié)點或目標(biāo)節(jié)點，路由器則利用這些地址在信道之間選擇數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。3、尋址方式域地址、子網(wǎng)地址、節(jié)點地址、組地址、芯片地址NeuronID不能作為尋址的惟一方式。三、網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.網(wǎng)絡(luò)管理一個網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點具有以下功能：尋找未配置的節(jié)點并下載網(wǎng)絡(luò)地址；停止、啟動和復(fù)位應(yīng)用程序；訪問節(jié)點通信統(tǒng)計；配置路由器；下載新的應(yīng)用程序；提取運行網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。2.路由器一個路由器連接兩個信道并且在信道間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由器可由以下4種路由算法之一配置：中繼器、網(wǎng)橋、學(xué)習(xí)路由器、配置路由器。四、LonTalk提供的通信服務(wù)1.網(wǎng)絡(luò)效率網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間、安全性和可靠性是相互關(guān)聯(lián)的。例如，應(yīng)答服務(wù)方式是最可靠的，但它與非應(yīng)答重發(fā)方式相比需要較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬；它具有優(yōu)先權(quán)的報文實時發(fā)送，對其他報文的發(fā)送是不利的。2.LonTalk報文服務(wù)LonTalk協(xié)議提供4種可選擇的報文服務(wù)：確認服務(wù)：這是最可靠的服務(wù)方式。以這種方式發(fā)送報文，發(fā)送方必須收到每個接收節(jié)點的確認信號。如果事務(wù)定時器溢出還沒有收到所有節(jié)點的全部確認信號，將重新發(fā)送。請求/應(yīng)答服務(wù)：與確認服務(wù)有相同的可靠性，發(fā)送方需要接收到每個接收節(jié)點的應(yīng)答信號，也包括重發(fā)次數(shù)和事務(wù)定時。應(yīng)答信號包含數(shù)據(jù)，所以該方式適用于遠程過程調(diào)用或客戶機/服務(wù)器應(yīng)用。非確認重發(fā)服務(wù)：是一種比較可靠的方式，報文向一個或一組節(jié)點發(fā)送多次，而不等待應(yīng)答信號。這種報文方式適合于向節(jié)點數(shù)較多的組進行廣播傳送，這時如果組內(nèi)節(jié)點都產(chǎn)生應(yīng)答，網(wǎng)絡(luò)就會過載。非確認服務(wù)：是最不可靠的一種服務(wù)，它不需要等待接收節(jié)點的應(yīng)答信號。它適用于對網(wǎng)絡(luò)效率要求很高而網(wǎng)絡(luò)帶寬有限，且對報文的丟失不敏感的應(yīng)用場合。3.沖突檢測帶預(yù)測的P-堅持CSMA，所有的節(jié)點根據(jù)網(wǎng)絡(luò)積壓參數(shù)等待隨機時間來訪問介質(zhì)，這就有效地避免了網(wǎng)絡(luò)的頻繁碰撞，保證在過載情況下不會因為沖突而降低吞吐量。當(dāng)使用支持硬件沖突檢測的傳輸介質(zhì)（雙絞線）時，一旦收發(fā)器檢測到?jīng)_突，LonTalk協(xié)議就可以有選擇地取消報文的發(fā)送，這使節(jié)點可以馬上重新發(fā)送并使沖突不再重發(fā)。4.報文認證允許報文的接收者確認報文的發(fā)送方是否有權(quán)發(fā)送，它用于防止未授權(quán)節(jié)點介入應(yīng)用。報文認證的實現(xiàn)是在節(jié)點安裝時，分配到一個48位的密匙，對于一個報文被接收方接收，則發(fā)送方和接收方要有相同的密匙。五、LonTalk協(xié)議中的定時器在使用LonTalk協(xié)議服務(wù)之前，需正確設(shè)置以下幾個定時器：事務(wù)定時器重發(fā)定時器組接收定時器非組接收定時器緩沖器釋放定時器在使用確認報文服務(wù)時，事務(wù)定時器定義在重發(fā)之前對確認信號的等待時間，這個時間可在報文地址表中的目的地址中定義。如果一個節(jié)點在事務(wù)定時器溢出之前沒有接收到確認信號，將重新發(fā)送同一報文，重新控制計數(shù)器重發(fā)的次數(shù)。重發(fā)定時器用于非確認重發(fā)報文服務(wù)。當(dāng)要訪問的節(jié)點數(shù)量很大時，確保報文被每個需接收的節(jié)點都接收到。因為節(jié)點數(shù)量很大時，如果使用確認方式的報文服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量會變得很大，而使反應(yīng)時間變慢，重發(fā)次數(shù)最多為15次。當(dāng)一報文到達目標(biāo)節(jié)點時，接收節(jié)點檢查報文的源地址和事務(wù)ID。如果在源地址和事務(wù)ID中都沒有發(fā)現(xiàn)有效的“接收事務(wù)”，就產(chǎn)生一個新的接收事務(wù)。如果因為節(jié)點用完而使有效事務(wù)不能產(chǎn)生時，報文就會丟失；如果節(jié)點能夠為報文分配一個有效的事務(wù)記錄，節(jié)點將啟動接收定時器。節(jié)點根據(jù)發(fā)送節(jié)點的尋址方式選擇啟動哪個接收定時器。如果發(fā)送者用組尋址方式，在報文的地址表中就有一個組地址的入口地址，接收節(jié)點啟動組接收定時器；如果使用其他尋址方式，則節(jié)點啟動非組接收定時器。六、網(wǎng)絡(luò)接口LonTalk協(xié)議包含一個可選擇的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議，該協(xié)議支持在任一主處理器上運行的LonWorks應(yīng)用。主處理器可以是微處理器、微控制器或PC機。主處理器管理LonTalk協(xié)議的第6、7層，并使用LonTalk網(wǎng)絡(luò)接口管理協(xié)議的1～5層。LonTalk網(wǎng)絡(luò)接口定義網(wǎng)絡(luò)接口和主處理器之間的數(shù)據(jù)交換格式。不同的網(wǎng)絡(luò)接口具有不同的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議。在主處理器上執(zhí)行的應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器與網(wǎng)絡(luò)接口通信，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器管理緩沖器分配，將來自或發(fā)往網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)送入緩沖器，并且在網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議中屏蔽主機應(yīng)用的任何差異。LonTalk網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器定義了主機應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器之間的標(biāo)準(zhǔn)報文格式。七、數(shù)據(jù)表示LonTalk協(xié)議采用面向數(shù)據(jù)的應(yīng)用協(xié)議。在這種方式下，節(jié)點間以標(biāo)準(zhǔn)工程單位或其他預(yù)定義的單位交換應(yīng)用數(shù)據(jù)，而命令語句封裝在接收節(jié)點的應(yīng)用程序中且不將命令在網(wǎng)絡(luò)上傳送。以這種方式，同一工程量可送到多個節(jié)點，而每個節(jié)點對該數(shù)據(jù)可有不同的應(yīng)用程序?！皵?shù)據(jù)表示”由基于芯片的節(jié)點中的芯片固件完成；在基于主機的節(jié)點中，“數(shù)據(jù)表示”由主處理器完成。1.網(wǎng)絡(luò)變量網(wǎng)絡(luò)變量是LonTalk協(xié)議中表示層的數(shù)據(jù)項。對于基于芯片的節(jié)點來說，當(dāng)在一個應(yīng)用程序中通過賦值操作引起輸出網(wǎng)絡(luò)變量的變化時，神經(jīng)元芯片固件將自動地用LonTalk協(xié)議服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)上傳播其更新的值。2.顯示報文將報文的目的地址、報文服務(wù)方式、數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)組成APDU（應(yīng)用層數(shù)據(jù)單元）下傳并發(fā)送，將發(fā)送結(jié)果上傳并激活相應(yīng)的發(fā)送結(jié)果處理進程。當(dāng)收到信息時，能根據(jù)上傳APDU判斷是否是顯示報文，并根據(jù)報文代碼激活相應(yīng)的處理進程。5.5.3

LonMark對象互操作性意味著來自同一個或不同的制造商的多個裝置能集成在單一的控制網(wǎng)絡(luò)中，而無需定制節(jié)點或定制編程。LonMark對象是應(yīng)用層互操作性的基礎(chǔ)。1、LonMark對象定義LonMark對象是一個或多個輸入網(wǎng)絡(luò)變量和輸出網(wǎng)絡(luò)變量、網(wǎng)絡(luò)變量行為的語義定義和一系列配置屬性的封裝體。LonMark對象建立在網(wǎng)絡(luò)變量的基礎(chǔ)上，并結(jié)合特定應(yīng)用功能的語義提供了一個簡明的應(yīng)用層接口。LonMark對象不僅定義了使用哪一種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)變量類型和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)參數(shù)類型傳遞數(shù)據(jù)，而且提供了通信信息的語義。LonMark對象描述了信息如何輸入節(jié)點、如何從節(jié)點輸出、如何與網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點共享信息的標(biāo)準(zhǔn)格式。2、

LonMark設(shè)備遵循LonMark可互操作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備稱為LonMark設(shè)備，或稱為LonMark節(jié)點。一個LonMark節(jié)點包括一個或若干個LonMark對象。一個LonMark設(shè)備（節(jié)點）的應(yīng)用層接口包括若干元素，這些元素完整地描述了可互操作性的節(jié)點與網(wǎng)絡(luò)的外部接口。這些組成互操作性接口的關(guān)鍵元素有：1）節(jié)點對象節(jié)點對象提供對LonMark節(jié)點內(nèi)各個對象的管理。2）具有特定應(yīng)用的LonMark對象LonMark對象描述了節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)上與其他節(jié)點如何共享信息，如何以標(biāo)準(zhǔn)格式輸入和輸出節(jié)點信息。3）通用的LonMark對象如：傳感器、執(zhí)行器或控制器對象。4）網(wǎng)絡(luò)變量LonTalk協(xié)議提供標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)變量類型。5）配置屬性應(yīng)用程序開發(fā)者在安裝過程中要選擇應(yīng)用程序的參數(shù)，稱為配置屬性。LonMark支持一個多級的設(shè)備文檔結(jié)構(gòu)，并支持安裝。每個LonMark節(jié)點必須包括自文檔和標(biāo)識信息，這些信息包括：設(shè)備制造商、設(shè)備類型、設(shè)備的NeuronID，還有設(shè)備中所用的任一通用LonMark對象和節(jié)點支持的任一功能模塊、對象類型以及被外部標(biāo)準(zhǔn)對象支持的任一附加的網(wǎng)絡(luò)變量功能。6）功能模塊常用的LonMark對象包括開環(huán)傳感器、閉環(huán)傳感器、執(zhí)行器對象和控制器對象。由此形成了其他對象和功能模塊的模板。在通常情況下，對象定義十分接近常用的LonMark傳感器和執(zhí)行器對象，或許只需加入輸入或輸出信號的特定數(shù)據(jù)類型即可。然而，由于執(zhí)行器對象是松散定義的，故需要功能模塊提供與特定控制器功能相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)變量和配置屬性的定義。一、NeuronC概述LON系統(tǒng)是由神經(jīng)元芯片為核心的各種節(jié)點構(gòu)成的。LonWorks為產(chǎn)品開發(fā)者、系統(tǒng)集成商和最終用戶提供了用于研制、構(gòu)建、安裝和維護控制網(wǎng)絡(luò)所需要的所有支持，這種一步到位的解決方案十分有利于用戶將主要精力集中在所擅長的應(yīng)用層的開發(fā)工作上。而應(yīng)用層的軟件可在NodeBuilder或LonBuilder開發(fā)系統(tǒng)下，采用一種專門的編程語言——NeuronC。5.6面向?qū)ο缶幊陶Z言

NeuronC對ANSIC的擴展包括（主要特點）：一個內(nèi)部多任務(wù)調(diào)度程序：它允許程序員以自然的方式描述事件驅(qū)動的任務(wù)，同時控制這些任務(wù)的優(yōu)先級的執(zhí)行。將I/O對象直接映射到處理器的I/O能力。網(wǎng)絡(luò)變量對象定義：提供一種簡單的實現(xiàn)節(jié)點之間數(shù)據(jù)共享的方法。when語句：引入事件并定義這些事件的臨時排序。顯式消息傳遞：用于直接對LonTalk協(xié)議的底層進行訪問。秒及毫秒級軟件定時器對象：可隨意激活用戶的任務(wù)。函數(shù)庫：當(dāng)調(diào)用時，可以執(zhí)行事件檢查、管理輸入/輸出、網(wǎng)上發(fā)送或接收消息以及控制各種Neuron芯片的功能。NeuronC擴展功能定時器調(diào)度程序網(wǎng)絡(luò)變量顯示報文outNVinNV在一個程序中，最多可以定義15個軟件定時器對象，在網(wǎng)絡(luò)處理器運行。NeuronC任務(wù)調(diào)度是事件驅(qū)動，可以定義優(yōu)先級，但任務(wù)調(diào)度是非實時的。整型、字符型或結(jié)構(gòu)等類型。網(wǎng)絡(luò)變量可以與一個或多個其他節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)變量互連。顯示報文是一個結(jié)構(gòu)變量，分為輸出顯示報文、輸入顯示報文、響應(yīng)輸出報文、響應(yīng)輸入報文。利用NeuronC語言，可簡易地開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)。例如，該語言對不同節(jié)點所定義的變量都可簡單地作為本地變量一樣使用，只需在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時給予互聯(lián)即可。Neuron芯片的任務(wù)調(diào)度程序采用的是事件驅(qū)動方式，當(dāng)給定的一個條件為真時，與該條件相關(guān)聯(lián)的一段程序代碼將被執(zhí)行。因此NeuronC不再使用main（）函數(shù)結(jié)構(gòu)，而是代之以由When語句和函數(shù)組成的NeuronC程序的可執(zhí)行對象。定義在When語句中的事件一般有預(yù)定義事件和用戶定義事件兩種類型。二、NeuronC編程模型NeuronC是一種基于ANSIC而為神經(jīng)元芯片專門設(shè)計的編程語言，它對ANSIC進行了擴展以直接支持Neuron芯片的固件例程，是編寫神經(jīng)元芯片程序的最為重要的工具。1.數(shù)據(jù)類型NeuronC支持的數(shù)據(jù)類型有整型（int）、字符型（Char）、布爾型（boolean）、枚舉類型（enums）、數(shù)組類型（arrays）、指針類型（pointers）、結(jié)構(gòu)類型（structs）和聯(lián)合類型（unions）等。值得注意的是NeuronC不支持ANSIC標(biāo)準(zhǔn)運行庫的一些功能，如浮點運算、文件I/O等；但可用一個擴展的運算函數(shù)庫運行IEEE754浮點、32位定點和符號運算。2.軟件定時器在一個程序中，最多可以定義15個軟件定時器對象，這些軟件定時器可分為兩種：毫秒定時器和秒定時器。毫秒定時器是一個提供在1～64000ms時間范圍內(nèi)定時的定時器。秒定時器是一個提供在1～65535s時間范圍內(nèi)定時的定時器。這些定時器可重復(fù)遞減任選的時間間隔，并且定時器的計時運行獨立于神經(jīng)元芯片的輸入時鐘。定時器計時結(jié)束引發(fā)一個稱為timer_expires的事件，該事件觸發(fā)用戶編寫的時鐘事件過程代碼，完成特定的任務(wù)。定時器變量的值可由應(yīng)用程序在任一時刻設(shè)置。3.網(wǎng)絡(luò)變量應(yīng)用程序可以定義一個特殊的靜態(tài)對象類——網(wǎng)絡(luò)變量。網(wǎng)絡(luò)變量的傳送是通過LonTalk協(xié)議來完成的，對用戶來說是透明的，網(wǎng)絡(luò)變量提供了一個非常靈活的由系統(tǒng)中節(jié)點操作分布數(shù)據(jù)的方法。網(wǎng)絡(luò)變量可以是整型、字符型或結(jié)構(gòu)等類型。網(wǎng)絡(luò)變量可以與一個或多個其他節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)變量互連。節(jié)點的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)變量進行共享。一個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)變量從網(wǎng)絡(luò)的觀點定義了它的輸入和輸出，同時允許在分布式應(yīng)用中共享數(shù)據(jù)。無論何時，如果一個程序更新了它的輸出網(wǎng)絡(luò)變量的值，則該值通過網(wǎng)絡(luò)傳給所有的與該輸出變量相連接的其他節(jié)點的輸入網(wǎng)絡(luò)變量。網(wǎng)絡(luò)變量需要一個互聯(lián)（Binding）的過程將不同節(jié)點的同類型的網(wǎng)絡(luò)變量互連在一起。一個節(jié)點最多可以定義62個網(wǎng)絡(luò)變量，在通常情況下，特別是以神經(jīng)元芯片為核心的小系統(tǒng)中，這并不是一個非常重要的限制，因為一個輸入的網(wǎng)絡(luò)變量可以和無數(shù)個輸出的網(wǎng)絡(luò)變量互聯(lián)，一個輸出的網(wǎng)絡(luò)變量可以和無數(shù)個輸入的網(wǎng)絡(luò)變量互聯(lián)。對于大系統(tǒng)，若采用Host_Base方式可達4096個網(wǎng)絡(luò)變量。網(wǎng)絡(luò)變量的長度不能超過31個字節(jié)，對于超過31個字節(jié)的數(shù)據(jù)可以使用顯示報文。在程序中使用網(wǎng)絡(luò)變量，網(wǎng)絡(luò)變量消息的構(gòu)造以及發(fā)送在后臺進行。所涉及的軟件層次有應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層以及MAC層。網(wǎng)絡(luò)變量的使用：應(yīng)用程序首先對輸出網(wǎng)絡(luò)變