现场总线(第4讲) IO对象及其智能节点设计

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1、现场总线控制系统信息学院自动化系凌志浩第4讲I/O对象及其智能节点设计内容提要1.Neuron芯片的I/O对象2.现场智能节点设计举例3.通信节点设计举例1.Neuron芯片应用I/O对象1.1Neuron芯片I/O对象类型I/O对象简单的讲就是一个定义的输入或输出波形，也可看成是存放在ROM中供用户程序访问的已编写好的固件例程，如同Windows编程中的各种控件，可直接使用。用户可通过io_out()和io_in()系统调用来访问这些I/O对象，并在程序执行期间完成输入/输出操作。同步串行I/O对象（Neurowire）Neurowire可实现与外部器件

2、的同步全双工串行数据格式的传送，它可作为主控收发器（提供同步时钟）或被控收发器（接收同步时钟）。只要遵循SPI或NationalSemiconductor’sMicrowireTM的接口器件，都可以作为Neurowire的外接器件。例如A/D、D/A以及显示驱动器等。1）引脚配置如下：主控方式被控方式语法：IO_8neurowiremaster[slave[select(pin)][timeout(pin)][kbaud(const-expr)][clockedge(+/-)]io-name；（1）IO_8:必须指定IO_8,片选IO0--IO7。（2）m

3、aster：由IO8提供时钟；slave：IO8为输入管脚，最大输入时钟为18kbps,占空比为50/50，此时Neuron输入时钟为10MHz。速度与输入时钟成正比。（3）select：为master指定片选管脚（IO0—IO7）。数据输出前，片选为低电平，数据输出后为高电平。（4）timeout：为slave指定一个超时管脚(IO0—IO7)每当Neuron芯片等待时钟的上升沿或下降沿时，将检查该管脚的逻辑电平。如果检测到逻辑电平1，则传输被终止。这样就允许使用外部超时信号或内部生成的超时信号来限制传输的持续时间。（5）kbaud为master指定比特

4、率，const-expr的结果可以为1，10，或20。对于10Mhz的Neuron芯片输入时钟缺省为20kbps。不能用于Slave。（6）clockedge(+/-)：时钟信号的极性,缺省为上升沿。2.1节点组成方式和节点类型宿主节点（仅靠Neuron芯片）基于HOST的节点（外加处理器）节点类型2.现场智能节点设计2.2节点设计的异同点分析控制模块相同通信方式相同I/O调理电路各异应用程序描述和I/O对象定义各异Neuron控制模块对MC143150芯片进行存储器扩展，利用芯片保留空间和用户可用存储器空间扩展20K的RAM空间和32K的EEPROM程序

5、存储空间，用于存放和运行用户编制的应用程序。2.3Neurowire对象Neurowire可实现与外部器件的同步全双工串行数据格式的传送，它可作为主控收发器（提供同步时钟）或被控收发器（接收同步时钟）。只要遵循SPI或NationalSemiconductor’sMicrowireTM的接口器件，都可以作为Neurowire的外接器件。例如A/D、D/A以及显示驱动器等。2.3.1主控方式IO8引脚输出同步时钟，IO9串行数据输出，IO10串行数据输入。引脚IO9的串行数据输出和引脚IO10的串行数据输入是在同一时间完成的。默认是在同步时钟的上升沿串行数据

6、输入和输出，可通过程序可改为下降沿有效。IO0---IO7中的一个或多个管脚可被用作片选信号，允许将多个Neurowire设备连接到Neuron芯片的3总线上。在10Mhz输入时钟的Neuron芯片上，IO8输出的同步时钟速率可指定为1、10、20kbps。这些值与输入时钟成正比。2.3.2被控方式(从模式）IO8:接收同步时钟IO9:数据输出IO10:串行数据输入输入输出在同一时间完成，默认上升沿完成。IO0---IO7：超时引脚，管脚上的逻辑1电平使Neruon从属I/O操作在被传输完指定的位数之前终止。这样就防止了Neuron芯片看门狗定时器由于外部

7、时钟传输的位数比要求的位数少而复位芯片。无论在主控还是被控方式，一次可以传送255位的数据，处理时NeuronI/O挂起应用程序处理，直到操作完成。2.4增强型节点的结构单片机Neuron芯片IO_7IO_7IO_8IO_9IO_10P1.2P3.3P1.3P1.4现场应用：单片机与网络通信：Neuron芯片单片机与Neuron芯片间的数据交换用Neurowire对象时钟片选单片机对Neurowire对象的模拟给P1.4赋下一个要传送的比特时钟信号为高？P3.3=1？从P1.3取数据并保存时钟信号为低？P3.3=0？数据传送完毕？返回已传送的比特数，结束N

8、YYYNN单片机模拟从方式：单片机在同步时钟的上升沿从引脚P1.3