Lon總線(xiàn)在智能家庭圖像采集節點(diǎn)應用方案

　　本文通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)例，介紹了Lon Works技術(shù)在智能家庭的具體應用。LON總線(xiàn)是美國ECHELON公司1991推出的為集散式監控系統提供的實(shí)現手段，并有一系列完整的開(kāi)發(fā)平臺。

　　作者采用神經(jīng)元芯片Neuron 3150并配合W77E58單片機系列開(kāi)發(fā)了低成本的圖像采集節點(diǎn)，并能通過(guò)上位機向用戶(hù)發(fā)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(shí)現的是：當有人進(jìn)入該區域時(shí)則立即進(jìn)行圖像采集，通過(guò)各個(gè)模塊進(jìn)行處理后經(jīng)LON總線(xiàn)送入上位機并通知用戶(hù)，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(gè)節點(diǎn)(也可以有多個(gè)節點(diǎn))。設計中采用通用的LonWorks節點(diǎn)模塊，以神經(jīng)元芯片Neuron3150作為主控制端，W77E58單片機作為受控端進(jìn)行圖像采集處理。其系統總體框圖如圖1所示。

　　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(shù)，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(wǎng)絡(luò )協(xié)議，將圖像通過(guò)RS232/485串口輸出圖像。由于該智能節點(diǎn)實(shí)時(shí)性要求不是很高，故本文采用W77E58單片機來(lái)控制。

　　2.2 W77E58單片機芯片

　　W77E58單片機芯片是一個(gè)快速并與8051單片機兼容的微控制器，它的內核經(jīng)過(guò)重新設計，提高了時(shí)鐘的速度和存儲器訪(fǎng)問(wèn)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(shí)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(hù)應用時(shí)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(jìn)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(xiàn)的核心,內部包括3個(gè)微處理器：MAC處理器、網(wǎng)絡(luò )處理器、應用處理器。Neuron 3150芯片[2]的IO8、IO10通過(guò)雙排針I(yè)O口分別與W77E58單片機的串行通信口RXD、TXD連接。因為神經(jīng)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(shí)將不能夠再顧及串行輸入，有可能發(fā)生丟失串口字符的現象。為解決該問(wèn)題，可以使用硬件握手協(xié)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(dòng)能力,中間再加1個(gè)反相器。如圖2所示。

　　圖2主從處理器的連接框圖

　　2.4 Neuron 3150芯片收發(fā)器

　　收發(fā)器是智能節點(diǎn)與LON網(wǎng)之間的接口,是通信電路的核心。雙絞線(xiàn)收發(fā)器是最通用的收發(fā)器類(lèi)型。本設計采用變壓器耦合型收發(fā)器FTT-10A。神經(jīng)元芯片收發(fā)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(shí)鐘。復位電路用于在智能節點(diǎn)上電時(shí)產(chǎn)生復位操作。

　　圖3 Neuron芯片收發(fā)器連接圖

　　2.5 Neuron芯片與PC機的連接

　　Neuron芯片與PC機通過(guò)雙絞線(xiàn)連接。主機是1臺PC機，通過(guò)PCLTA可以自由地在Lon Works上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )通信。PCLTA(PC Lon Talk Adapter)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )適配器，在驅動(dòng)程序的作用下，主機通過(guò)PCLTA上網(wǎng)，充當上位機的角色，它是Lon Works網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)特殊節點(diǎn),其作用是：與神經(jīng)元芯片進(jìn)行通信及與外界進(jìn)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。

　　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(chēng)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(xiàn)和輸出線(xiàn)。該IO對象類(lèi)型是用于使用異步串行數據格式傳輸數據的場(chǎng)合,如RS-232通信。傳輸格式是:1個(gè)開(kāi)始位、1個(gè)數據位、1個(gè)停止位。輸入串行IO對象將等待被接收的數據幀開(kāi)始直到接收了202個(gè)以上字符所要時(shí)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(xiě)接口程序,通過(guò)設置控件Link調用ASP內的發(fā)送短信的文件,并獲取Lon Works網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)的變量信息。用ASP+ADO進(jìn)行收發(fā)短信設計，也可以使遠程主機通過(guò)在瀏覽器中輸入服務(wù)器的IP地址來(lái)監視Lon Works 設備信息。在發(fā)送短信之前先填好要發(fā)送的手機號和內容。發(fā)送短信ASP的主要代碼(部分)如下：