ADμC812在LonWorks智能节点上的应用* 广东工业大学李桂桦 辽宁工学院陈晓英 广东欧宇信息控制技术有限公司熊勇 摘要介绍一种新型的单片机——ADμC812。它内部集成了A/D、D/A、闪速/电擦除程序存储器及数据存储器、SRAM以及与8051兼容的内核，并介绍该单片机在LonWorks智能节点上的应用。 关键词单片机闪速/电擦除存储器LonWorks技术智能节点 一、 ADμC812功能介绍 ADμC812单片机是美国模拟器件（AD）公司的新产品。其内包含了高性能的自校准多通道ADC、2个12位DAC以及可编程的8位MCU（与8051兼容）。 图1ADμC812功能结构图ADμC812有片内8KB的闪速/电擦除（Flash/EE）程序存储器、640字节的闪速/电擦除数据存储器、256字节SRAM和与8051兼容的内核，并具有片内温度传感器功能。外部数据地址空间为16MB，程序存储器地址空间为64KB。 MCU支持的功能包括看门狗定时器、电源监视器以及ADC、DMA功能，为多处理器接口和I/O扩展提供了32条可编程的I/O线、I2C兼容的SPI和标准UART串行端口。 MCU内核和模拟转换器二者均有正常、空闲以及掉电工作模式。它提供了适合于低功耗应用的、灵活的电源管理方案。 ADμC812程序存储器可按串行下载或并行下载2种模式之一编程。其内部功能结构如图1所示。 由于ADμC812具有足够的片内资源、I/O口以及外围设备，我们已经将它成功地应用于LonWorks智能节点产品中。 二、 LonWorks技术概述 LonWorks现场总线是用于现场仪表、控制器与监控中心之间的一种全分散、全数字化的，智能、双向、多变量、多点、多站的分布式通信系统。它具有开放性和互操作性，安装及维护简便等特点，使其在控制领域得到飞速的发展。 LonWorks总线由美国Echelon公司在1991年推出。与当前的几种现场总线技术相比，LonWorks总线以其特有的突出优点，成为实际上的现场总线推荐标准。 LonWorks总线的特性： ① 多介质传输，包括双绞线、射频、电力线、电话线、光纤等。 ② ISO/OSI七层网络协议模型的现场总线控制网络，在充分考虑控制系统特殊要求的基础上，建立每一层网络协议。 ③ 自由的网络拓扑结构，灵活而低成本的布线。 ④ 无行业限制，大多数的智能设备、仪表或系统都可以采用这一技术。 三、 LonWorks网络结构及智能节点 图2LonWorks网络结构LonWorks网络结构如图2所示。LonWorks的网络拓扑结构具有很大的灵活性，通过多种收发器提供各种典型的拓扑结构，如总线型、星型、环型、混合型等。不同的通道之间网络信息以路由器作为通信桥梁。使用路由器不但可以实现不同通信介质之间的数据传输，还能改善网络的响应时间和安全性能。 LonWorks网络上的每个测控单元称为LonWorks智能节点。每个智能节点使用1块LonWorks主控制模块。LonWorks主控制模块是智能节点的基本构成单元。它以Neuron芯片为核心，同时包括收发器、地址译码电路、复位电路、晶振电路及EPROM等。主控制模块通过固件完成LonTalk协议的数据传输，并通过事件调度完成用户定义的各种计算、I/O事件处理及网络报文处理等功能。LonWorks节点的方框图如图3所示。主控制模块用于通信和控制、微处理器单元实现AI，AO，DI和DO等功能的驱动，并完成与主控制模块的数据传输。主控制模块中的收发器负责将节点连入网络。 图3LonWorks节点结构框图四、 LonWorks智能节点的实现 我们用ADμC812单片机开发的LonWorks网络智能节点包括光电隔离数字量信号输入、数字量信号输出、模拟信号输入/输出等功能。 1 节点的功能 ① 8路单端输入的模拟信号，12位的转换精度，输入信号可以通过跳线器选择电压输入或电流输入方式;② 2路模拟量输出，输出电压可选择0~5V或0~10V;③ 12路数字量输入，全部采用光电隔离;④ 6路数字量输出;⑤ 1个串行通信端口。 2. LonWorks智能节点硬件电路的实现 LonWorks总线智能控制节点的硬件电路原理图如图4所示。 图4LonWorks网络智能节点电路原理简图单片机内部具有足够的程序存储器和数据存储器以及I/O口，不需外部扩展;系统中采用外部晶振;8路单端输入的模拟信号（AI1~8）经过LM324运算放大器电路将信号放大后，输入到单片机的A/D转换输入口（ADC0~7）;2路模拟量输出信号（DAC0、DAC1）经过放大电路放大后到模拟量输出端口;MC1413为功率驱动芯片，P3.3~3.7和P2.4共6根口线经过功率驱动后，作为数字量输出端口;P0.0~0.7和P2.0~2.3共12根口线作为数字量输入端口，数字量输入信号经过光电隔离后，输入到输入端口;串行端口RxD和TxD经过串行通信接口芯片MAX232，可实现对ADμC812的串行编程及与其他串行数据网络通信;P3.2和P2.5~2.7四根口线与LonWorks总线主控制模块通信，其中P3.2为中断0（INT0）端口，单片机与主控制模块的通信采用中断查询的方式。这里，充分利用了ADμC812的自身资源，构成了主从处理器模式的智能节点。 五、 ADμC812与LonWorks总线 主控制模块的通信这里采用同步串行I/O，使用Neurowire主控方式，即由主控制模块驱动同步时钟输出及片选信号输出，ADμC812控制模块接收同步时钟输入。主控制模块的IO8引脚输出同步时钟;IO9引脚是串行数据输出;IO10引脚为串行数据输入;选择IO5引脚作为片选信号输出。ADμC812的通信采用中断方式，即片选信号IO5与ADμC812的外部中断引脚P3.2相连，以保证通信数据不被丢失。 通信协议数据格式如表1所列。根据输入、输出功能的不同，定义了4种命令字，如表2所列。 表1通信数据格式 Byte_0[]Byte_1[]Byte_2~Byte_n-1[]Byte_n表2命令字功能编码 Byte_0〖〗Byte_1〖〗通信数据类型01H〖〗FEH〖〗模拟量输入数据02H〖〗FDH〖〗模拟量输出数据03H〖〗FCH〖〗数字量输入数据04H〖〗FBH〖〗数字量输出数据其中Byte_0和 Byte_1为功能码;Byte_n（最后1个字节）为校验码，可采用多种校验方式;中间的数据字节可根据传送数据的多少来定义其长短，如模拟量输出为2路，共4个字节，则数据包的长度为7个字节。 当片选信号为低电平时，ADμC812响应中断，通信开始。根据接收到的Byte0及Byte1的不同，单片机分别发送和接收模拟量信号/数字量信号，并分别根据校验字节判断接收或发送的数据是否正确，同时主控制模块也将对传输的数据进行校验，以保证数据的准确可靠。主控制模块可以将数据传送到网络上，实现与整个LonWorks网络的通信。主控制模块中的Neuron芯片采用Neuron C语言编程。 结束语 我们开发的LonWorks智能节点已经成功地应用到了实际的工程中，如智能小区安防系统,可以方便实现防盗、防火、人体感应、门禁等各种报警，满足了一户一节点的需求，同时具备与管理中心通信功能，实现家庭安防系统的智能化。 ADμC812单片机具有足够的片内资源、I/O端口以及外围设备，在系统设计时具有很大的灵活性，同时，具有与8051兼容的内核，所以对于熟悉8051单片机的用户，在产品设计、产品升级等方面，可以大大缩短开发时间。ADμC812单片机功能强，应用范围广，可以应用在中小型嵌入式系统中，如智能传感器、电池供电系统及通信系统等。MES 参考文献 1ADμC812 DataSheet Analogy Devices. 1999 2LON网络控制技术及应用西安：西安电子科技大学出版社，1999