МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

Курсовая работа

по дисциплине

«Телеуправление и передача данных»

на тему

«Local operating network Works»

Вариант 10

Выполнил студент гр. АГ-06-01 _________________________С. М. Малюев

Проверил _________________________С. В. Емец

Уфа 2010

СОДЕРЖАНИЕ

С.

1. Введение 3

2. Neuron chip 5

3. Протокол LonTolk 9

4. Заключение 23

Список использованных источников 24

1. Введение

Технология Local operating network (Lon) Works используется сотнями компаний при построении систем жизнеобеспечения зданий, в телекоммуникациях, транспортировке, производстве и др. По всему миру работает свыше 2,5 миллионов LON-узлов. Пользователям предлагается 75 различных LON-продуктов.

LonWorks выступает не столько как сетевой протокол промышленной сети, сколько как технология, объединяющая, собственно, сетевой протокол LonTalk, широкий набор приемопередатчиков (transcievers), программный инструментарий для конфигурирования и мониторинга сети, большой спектр контрольно-измерительного обрудования, поддерживающего эту технологию. Главное, для чего была создана технология LonWorks – это возможность объединения обыкновенных устройств в распределенную сеть,

так как распределенный алгоритм управления имеет ряд преимуществ по сравнению с архитектурой master/slave , и уж тем более по сравнению с компактной системой управления.

Разделение алгоритма управления между множеством процессоров целесообразно и в случае, когда расстояние между различными точками съема данных и приложения управлений несущественно. Такое разделение позволяет заменить один дорогой, высокопроизводительный процессор, воплощающий в себе весь разум системы, на ряд менее производительных, дешевых процессоров, работающих параллельно и согласовывающих свои действия по мере необходимости. Это позволяет построить вычислительную среду, отличающуюся рядом достоинств:

– легкостью сопровождения, ремонта и модернизации;

– живучестью, поскольку выход из строя нескольких узлов теоретически менее разрушителен, нежели выход из строя центрального процессора;

– экономической эффективностью, поскольку замена одного высокопроизводительного процессора на несколько (или множество) простых процессоров экономически оправдана.

Эта технология обязана своему появлению на свет американской компании Echelon, которая в 1995 г. опубликовала описание протокола LonTalk, тем самым сделав его открытым.

2. NEURON CHIP

Технология LonWorks базируется на использовании специального интерфейсного кристалла, получившего название Neuron Chip (рисунок 2.1).

Эта микросхема составляет основу аппаратной части технологии LON. Она имеется в каждом устройстве сети LON. Несколько типов таких чипов выпуска­ется всего двумя производителями – компаниями Toshiba и Motorola.

Отличие версий заключается только в размерах доступной памяти.

Рисунок 2.1 – Neuron Chip Toshiba

Структура микросхемы Neuron (рисунок 2.1) включает в себя три восьмиразрядных микропроцессора, блоки оперативной и энергонезависимой памяти, периферийные устройства (сетевой коммуни­кационный порт, таймеры, управляю­щие регистры, порты ввода/­вывода). Тактовый генератор позволяет организовать скорость сети до 1,25 Мбит/с. Из трёх микропроцессоров два управ­ляют сетевой передачей данных по про­токолу LonTalk (первый осуществляет доступ к шине передачи данных (МАС-процессор), второй отвечает непосредственно за процесс передачи), а третий обслуживает прикладную часть узла ПО и взаимо­действие с внешними устройствами че­рез программируемый порт ввода/­вы­вода (алгоритм локального управления).

Рисунок 2.1 – Структура микросхемы Neuron

Микропроцессоры объединены внутренней шиной, синхронизация их работы осуществляется за счёт обраще­ния к общим областям памяти данных.

Кристалл может самостоятельно выступать как контроллер, имеющий набор из 35 опций, включая поддержку цифрового ввода/вывода, широтно-импульсный модулятор, импульсный вход, последовательный и параллельный высокоскоростной ввод/вывод, таймер (от 625 кГц до 10 МГц), встроенное программное обеспечение LonWorks, включающее поддержку протокола LonTalk, распределенную операционную систему реального времени, драйверы устройств, библиотеку исполняющей системы (run-time) и многое другое.

Взаимодействие с внешними устройствами осуществляет один из трех процессоров посредством 11-контактного порта ввода/вывода. В зависимости от внешних устройств, обслуживаемых данным микроконтроллером, функциональное назначение выводов порта может быть задано прикладным ПО. Для реализации сетевых функций микроконтроллера служит 5-выводной коммуникационный порт, которым управляет процессор, обслуживающий два нижних уровня протокола LonTalk. Для сопряжения процессора с физическим каналом связи к коммуникационному порту подключаются приемопередатчики в соответствии с выбранным типом канала. Реализацией сетевых функций посредством данного порта управляет один из микропроцес­соров.

Микросхема Neuron обеспечивает реализацию Layer 1 – Layer 6 уровней 7-уровневой сетевой модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI), а уро­вень 7 (Layer 7 – уровень приложений и предоставле­ния данных) реализуется прикладным ПО соответ­ствующего процессора.

Внутренняя структура узла сети LonWorks показана на рисунке 2.2.

Если мощность процессора Neuron оказывается недоста­точной для выполнения тре­буемых функций, в составе узла сети LonWorks может

быть использован дополни­тельный микроконтроллер, реализующий функции взаи­модействия с внешними уст­ройствами и оставляющий процессору Neuron только выполнение сетевых коммуникационных функций. В этом случае порт ввода/­вывода служит для связи процессора Neuron и дополнительного микроконтроллера с целью организации обмена данными

по параллельному или последователь­ному интерфейсу. Также допускается использование внешней па­мяти для хранения программ.

Рисунок 2.2 – Внутренняя структура узла сети LonWorks

Каждый интерфейсный кристалл Neuron, производимый компаниями Toshiba и Motorola, имеет уникальный 48-битовый идентификатор, который не изменяется на протяжении существования кристалла. Он записывае­тся в энергонезависимую память при производстве чипа.

Программное обеспечение процес­сора Neuron состоит из трёх разделов: системного, прикладного и коммуни­кационного (программного).

Системное ПО загружается в ПЗУ при производстве. Оно обеспечивает

работу сетевого протокола LonTalk и содержит библиотеку программных функций для управления портом вво­да­/вывода.

Прикладное ПО реализует на­бор функций самого устройства. Для каждого устройства должен существовать специальный файл с описанием типов переменных, их разрядности и имён. Этот файл необходим для правильной кон­фигурации устройства программ­ным пакетом LonMaker.

Прикладная часть ПО строится разработчиком узла и определяет набор задач по обслуживанию связанных с функционированием узла процедур регистрации данных и управления исполнительными устройствами.

Программное обеспечение соз­даётся на специальном языке Neuron­C. Но для системных ин­теграторов нет необходимости выполнять эту трудоёмкую рабо­ту, так как все устройства постав­ляются с уже загруженным в них программным обеспечением и требуют только несложного конфигурирования.