《電子技術應用》
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Lon總線在智能家庭圖像采集節點應用方案
摘要: 本文通過一個具體的實例,介紹了Lon Works技術在智能家庭的具體應用。LON總線是美國ECHELON公司1991推出的為集散式監控系統提供的實現手段,并有一系列完整的開發平臺。作者采用神經元芯片Neuron 3150并配合W77E58單片機系列開發了低成本的圖像采集節點,并能通過上位機向用戶發送手機短信,有效地彌補了現在的智能住宅的不足。
Abstract:
Key words :
     本文通過一個具體的實例,介紹了Lon Works技術在智能家庭的具體應用。LON總線是美國ECHELON公司1991推出的為集散式監控系統提供的實現手段,并有一系列完整的開發平臺。

  作者采用神經元芯片Neuron 3150并配合W77E58單片機系列開發了低成本的圖像采集節點,并能通過上位機向用戶發送手機短信,有效地彌補了現在的智能住宅的不足。

  1 系統結構

  本系統是智能家庭系統中的子系統,主要實現的是:當有人進入該區域時則立即進行圖像采集,通過各個模塊進行處理后經LON總線送入上位機并通知用戶,該系統屬于家庭安全防范中的一部分。由于本文的需要,只設置了1個節點(也可以有多個節點)。設計中采用通用的LonWorks節點模塊,以神經元芯片Neuron3150作為主控制端,W77E58單片機作為受控端進行圖像采集處理。其系統總體框圖如圖1所示。

 系統總體框圖

圖1  系統總體框圖

  2 硬件設計

  2.1 ZM460圖像采集模塊

  ZM460圖像壓縮模塊采用JPEG壓縮技術,是一種內置JPEG壓縮功能的數字輸出嵌入式攝像設備,圖像具有多種分辨率,輸出完整的JPEG文件并結合最適應的網絡協議,將圖像通過RS232/485串口輸出圖像。由于該智能節點實時性要求不是很高,故本文采用W77E58單片機來控制。

  2.2 W77E58單片機芯片

  W77E58單片機芯片是一個快速并與8051單片機兼容的微控制器,它的內核經過重新設計,提高了時鐘的速度和存儲器訪問周期速度,W77E58的指令執行速度是標準8051單片機的1.5~3倍。在相同的吞吐量及低頻時鐘情況下,電源消耗也比8051單片機低。W77E58內含32 KB Flash EPROM,工作電壓為4.5V~5.5V,具有1 KB片上外部存儲器,當用戶應用時使用片上SRAM,可節省更多IO口。FIFO存儲器用作對ZM460圖像采集模塊所采集的圖像數據進行緩存,調節W77E58單片機與ZM460圖像采集模塊之間速度的差異,從而采集到完整圖像。ZM460模塊與W77E58單片機之間采用的是RS232接口。

  2.3 Neuron 3150芯片

  Neuron 3150芯片是LON總線的核心,內部包括3個微處理器:MAC處理器、網絡處理器、應用處理器。Neuron 3150芯片[2]的IO8、IO10通過雙排針IO口分別與W77E58單片機的串行通信口RXD、TXD連接。因為神經元Neuron 3150芯片只支持半雙工異步通信,所以應用程序處理器在處理其他事件時將不能夠再顧及串行輸入,有可能發生丟失串口字符的現象。為解決該問題,可以使用硬件握手協議,Neuron 3150芯片的IO0和IO1作為RST、CTS信號,分別與W77E58單片機的P2.4和P2.5引腳相連,為了增強驅動能力,中間再加1個反相器。如圖2所示。

主從處理器的連接框圖

圖2主從處理器的連接框圖

  2.4  Neuron 3150芯片收發器

  收發器是智能節點與LON網之間的接口,是通信電路的核心。雙絞線收發器是最通用的收發器類型。本設計采用變壓器耦合型收發器FTT-10A。神經元芯片收發器的電路圖如圖3所示。另外,還有晶振電路、復位電路和Service電路等。晶振電路為Neuron 3150芯片提供工作時鐘。復位電路用于在智能節點上電時產生復位操作。

Neuron芯片收發器連接圖

圖3  Neuron芯片收發器連接圖

  2.5  Neuron芯片與PC機的連接

  Neuron芯片與PC機通過雙絞線連接。主機是1臺PC機,通過PCLTA可以自由地在Lon Works上進行網絡通信。PCLTA(PC Lon Talk Adapter)是一個網絡適配器,在驅動程序的作用下,主機通過PCLTA上網,充當上位機的角色,它是Lon Works網絡的一個特殊節點,其作用是:與神經元芯片進行通信及與外界進行通信(包括手機)。

  3  軟件設計

  單片機與Neuron 3150芯片之間的通信流程圖如圖4所示。

單片機與 3150芯片通信流程圖

圖4 單片機與 3150芯片通信流程圖

  3.1 Neuron 3150芯片程序

  在Neuron 3150芯片中,使用的IO口稱為串口(Serial)輸入/輸出對象。管腳IO8、IO10分別設置為異步串行數據的輸入線和輸出線。該IO對象類型是用于使用異步串行數據格式傳輸數據的場合,如RS-232通信。傳輸格式是:1個開始位、1個數據位、1個停止位。輸入串行IO對象將等待被接收的數據幀開始直到接收了202個以上字符所要時間才結束。限于篇幅,只給出下面接收程序:

  //接收程序:

  IO_0 output bit CTS;

  IO_1 input bit RTS;

  IO_10 input serial RXD;

  Network output int fkmingling[b];

  When (io_change(RTS)to 0)

  {

  Unsigned int num;

  Unsigned long sum,getsum;

  IO_out(CTS,1);

  Num=io_in(RXD,inputbuf,7);  //串口接收

  }

  3.2 上位機系統設計

  上位機采用VB編寫接口程序,通過設置控件Link調用ASP內的發送短信的文件,并獲取Lon Works網絡的節點的變量信息。用ASP+ADO進行收發短信設計,也可以使遠程主機通過在瀏覽器中輸入服務器的IP地址來監視Lon Works 設備信息。在發送短信之前先填好要發送的手機號和內容。發送短信ASP的主要代碼(部分)如下:

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