LonWorks总线技术的实验研究

论文摘要

目前,现场总线是自动化领域技术发展的热点之一。在众多现场总线中,LonWorks总线因其开放性、互操作性、网络拓扑等方面的优良特性,在很多领域得到广泛应用。目前,国内外针对LonWorks总线的应用研究比较多,但是还没有能够从本质上反映LonWorks总线主要技术的专门的实验系统,对LonWorks总线技术的实验研究还不够充分,这在很大程度上阻碍了对LonWorks产品的自主开发。因此,对LonWorks总线技术开展实验研究大有必要。以设计开发LonWorks实验系统为目标,本论文对LonWorks总线主要技术开展了深入研究。首先,在对LonWorks总线技术特点进行介绍的基础上,特别对LonWorks的MAC机制、网络管理工具、通信实现以及应用I/O对象进行了技术分析和总结,从而为实验系统的总体规划指明了重点,并提供了软硬件设计的技术支持。然后,依据LonWorks控制网络的一般设计思路,提出了LonWorks总线实验系统的设计步骤。对实验系统的实验项目进行了总体规划,并给出了具体的规划实例。根据实验研究规划,构建了LonWorks总线实验系统的硬件结构平台,给出了具体的电路原理图及相关说明。最后,给出了组建网络的常规方法,并针对实验系统的功能,设计了自组网的方案。按照软件设计模块化的思想,给出了主要软件模块的实现流程。特别的,针对Neuron芯片驱动多个I/O设备能力有限的缺点,提出了一种基于Neuron芯片的节点多I/O设备的驱动方法;针对使用网络管理工具配置各项参数,掩盖通信实现过程的问题,提出一种脱离网络管理工具的通信参数设置和显示方案。采用这些方法,可以降低LonWorks实验系统的成本,同时给其应用带来更大的灵活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 LonWorks总线的国内外研究现状
• 1.3.1 LonWorks总线国外研究现状
• 1.3.2 LonWorks总线国内研究现状
• 1.3.3 LonWorks总线实验研究现状
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第2章 LonWorks现场总线技术分析
• 2.1 LonWorks总线的技术特点
• 2.2 LonWorks控制网络的构成
• 2.3 Neuron芯片
• 2.3.1 Neuron芯片结构框图
• 2.3.2 Neuron芯片结构单元
• 2.4 LonTalk通信协议
• 2.4.1 LonTalk协议的特点
• 2.4.2 LonTalk协议标准
• 2.5 Neuron C语言
• 2.5.1 Neuron C简介
• 2.5.2 Neuron C编程及技巧
• 2.6 LonWorks关键技术特点分析
• 2.6.1 LonTalk MAC机制
• 2.6.2 网络管理工具
• 2.6.3 LonWorks的通信方式
• 2.6.4 应用I/O对象
• 2.7 本章小结
• 第3章 实验系统规划及硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 实验项目规划
• 3.2.1 实验项目规划总体思路
• 3.2.2 实验项目规划实例
• 3.3 系统节点的硬件设计
• 3.3.1 硬件总体设计方案
• 3.3.2 单元电路设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验系统的软件设计及网络组建
• 4.1 引言
• 4.2 一般网络的组建方法
• 4.3 软件设计思想与总体架构
• 4.3.1 软件设计思想
• 4.3.2 数据结构
• 4.3.3 软件总体架构
• 4.4 软件模块规划
• 4.4.1 各类对象的定义
• 4.4.2 人机接口子程序
• 4.4.3 参数设置类子程序
• 4.4.4 when子句任务调度
• 4.5 实验系统的节点构造与网络组建
• 4.5.1 节点设备的创建
• 4.5.2 系统的网络组建
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢