基于COM20022的10Mbps令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)
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2004年8月A版
摘 要：本文介紹如何利用COM20022實(shí)現令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)。
關(guān)鍵詞：COM20022；令牌環(huán)；局域網(wǎng)；ARCNET
引言
總線(xiàn)局域網(wǎng)的總線(xiàn)爭用使得它不適合于一些對時(shí)間有嚴格要求的實(shí)時(shí)控制系統，而ARCNET(Attached Resource Computer NET)具有可靠性高、通信速率高、可確定的網(wǎng)絡(luò )性能以及遠距離通信能力等特點(diǎn)，是一種理想的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。它具有以下3個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：第一，它采用令牌傳遞協(xié)議保證在確定的時(shí)間內完成消息的傳輸；第二，它支持長(cháng)度可變的數據幀(0~507字節)，額外開(kāi)銷(xiāo)小，加上其總線(xiàn)速率高(可達10Mbps)，使得其對短消息有良好的響應能力；第三，內置的16位CRC校驗和數據鏈路層協(xié)議使得其有較高的可靠性和軟件操作簡(jiǎn)單。ARCNET網(wǎng)絡(luò )在物理上是一個(gè)總線(xiàn)網(wǎng)，而邏輯上卻是一個(gè)令牌環(huán)。COM20022是SMSC公司的一款高速率嵌入式ARCNET控制器，利用COM20022容易實(shí)現10Mbps令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)。
COM20022
COM20022支持總線(xiàn)速率最高可達10Mbps，速率可以在寄存器中設置。能夠支持多種微處理器，數據總線(xiàn)口寬8/16位可選，集成了2K字節的雙端口RAM，新增了可編程DMA通道。軟件可編程節點(diǎn)ID號，支持最大255個(gè)節點(diǎn)。增加或減少節點(diǎn)時(shí)網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)重構，支持重復節點(diǎn)ID檢測。網(wǎng)絡(luò )上所有的節點(diǎn)按節點(diǎn)ID由小到大的順序構成一個(gè)邏輯環(huán)路，令牌沿著(zhù)邏輯環(huán)在各個(gè)節點(diǎn)之間傳遞，獲得令牌的節點(diǎn)就可以發(fā)送一個(gè)數據幀，如果沒(méi)有數據發(fā)送，則令牌傳遞給相鄰的下一個(gè)邏輯節點(diǎn)。令牌循環(huán)傳遞，為各個(gè)節點(diǎn)提供平等的網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。
COM20022和微處理器的接口
COM20022為了能適配更多的微處理器的類(lèi)型，而不增加額外引腳，它具有自動(dòng)適配微處理器的功能。既能兼容INTEL的微處理器(如圖1)，又能兼容MOTOROLA的微處理器。接入的總線(xiàn)有復合方式和非復合方式兩種。COM20022是通過(guò)地址線(xiàn)A0的狀態(tài)來(lái)確定其數據總線(xiàn)的類(lèi)型的。若A0接地，COM20022為復合總線(xiàn)；若A0接微處理器的地址線(xiàn)A0，則COM20022為非復合總線(xiàn)。
下面是COM20022確定其數據總線(xiàn)類(lèi)型的初始化程序：
unsigned char Com20022Init(COM20022_CONFIG xdata *cfg)
{
...
/*intialize the bus type of the Com20022*/
TO_ADDR_LO_REG( 0 ); /*奇地址寫(xiě)操作*/
temp = FROM_ADDR_LO_REG( ); /*奇地址
讀操作*/
...
}
首先對COM20022的奇地址寄存器進(jìn)行一次寫(xiě)操作，然后進(jìn)行一次讀操作。一旦總線(xiàn)類(lèi)型被確定，COM20022將會(huì )保持這種接口模式不變，直到下次復位為止。
COM20022網(wǎng)絡(luò )接口驅動(dòng)芯片
COM20022在互聯(lián)時(shí)，距離非常近時(shí)可以不加驅動(dòng)器，比如同一個(gè)儀器的內部。兩個(gè)或多個(gè)(不超過(guò)255個(gè))ARCNET設備需要連接時(shí)，就需要加上驅動(dòng)器。圖2和圖3中都是用75176，這是一個(gè)直流耦合RS-485驅動(dòng)器。由于RS-485接口比較簡(jiǎn)單，只需要5類(lèi)雙絞線(xiàn)就可以傳輸，所以安裝和維護都比較方便。為了更方便選擇傳輸媒質(zhì)，還可以使用SMSC的HYC9088A，這是一個(gè)雙絞線(xiàn)和同軸電纜兼容的驅動(dòng)器，但是它只支持最高2.5Mbps總線(xiàn)速率。如果需要傳輸距離更遠時(shí)，可以使用光纖收發(fā)器，傳輸距離可達一公里以上。
組網(wǎng)
利用COM20022可以做網(wǎng)卡，插入計算機的擴展槽，用連接電纜讓所接入的計算機組成令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)，也可以利用COM20022做數據傳輸設備實(shí)現點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的數據傳輸。為了更好的組網(wǎng)，也可以使用HUB來(lái)擴展網(wǎng)絡(luò )。HUB分為兩類(lèi)，一類(lèi)是無(wú)源HUB，一類(lèi)是有源HUB。無(wú)源HUB價(jià)格便宜。無(wú)源HUB一般有4個(gè)端口，用來(lái)連接星形結構的同軸電纜收發(fā)器。有源HUB實(shí)際是一種電路中繼器，可以使用多種連接介質(zhì)互聯(lián)。覆蓋范圍遠比無(wú)源HUB遠，能隔離電纜故障和防止信號反射，常用于分布式星形網(wǎng)絡(luò )。組網(wǎng)時(shí)，還需要用到終結器，使用同軸電纜時(shí)，任何不用的無(wú)源HUB端口或電纜都要用93Ω的終結器終結；使用雙絞線(xiàn)時(shí)，終結器插入位于電纜末端的網(wǎng)卡上，終結器阻值為所用雙絞線(xiàn)的特性阻抗的值。網(wǎng)卡、HUB、終結器三者具備后，就可以組網(wǎng)了，所組成的網(wǎng)絡(luò )就是令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)。
ARCNET令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)布線(xiàn)方式主要有兩種：一種是總線(xiàn)型，另一種是星型總線(xiàn)型。
總線(xiàn)結構
同軸電纜為連接介質(zhì)的總線(xiàn)結構與以太網(wǎng)細纜方式相類(lèi)似，如圖2所示。ARCNET總線(xiàn)最大長(cháng)度305米?？陕?lián)接的設備最多8個(gè)。設備與總線(xiàn)的聯(lián)接通過(guò)T型聯(lián)接器，該聯(lián)接器的頂部與電纜相連，底部與網(wǎng)卡相連。電纜兩端必須用93W的終結器來(lái)終結。
當使用雙絞線(xiàn)為連接介質(zhì)時(shí)，即適合這種介質(zhì)的網(wǎng)卡有兩個(gè)端口，一端口連本節點(diǎn)，另一端口連下一節點(diǎn)，如此級連，最大可連17個(gè)節點(diǎn)(使用直流耦合的RS-485)。兩端的網(wǎng)卡多余端口可以接上終結器。圖3所示為帶兩個(gè)RJ11連接器的網(wǎng)卡，不連的兩個(gè)端口接上了120W終結器。
星形總線(xiàn)結構
星形總線(xiàn)布線(xiàn)是以HUB為中心，形成一種多星形互連在一起的結構，如圖4所示。這種結構之所以稱(chēng)為總線(xiàn)是由于所有工作站共享公共電纜。
這種結構可使用同軸電纜，也可使用雙絞線(xiàn)。在使用同軸電纜時(shí)，HUB可以是有源的，也可以是無(wú)源的。如果使用有源HUB，總線(xiàn)電纜便插入其端口之一，其余的端口連接工作站。工作站與有源HUB的最大距離為610米。
當使用雙絞線(xiàn)時(shí)，需要使用有源HUB， HUB與文件服務(wù)器相連，工作站也與其直接相連。在這種方式下，服務(wù)器或工作站與有源HUB之間的距離最大可為1220米。網(wǎng)卡上不用的端口必須用93Ω的終結器短接。表1給出組網(wǎng)時(shí)網(wǎng)段允許最大長(cháng)度和單總線(xiàn)網(wǎng)段允許最大節點(diǎn)數(總線(xiàn)輸率為2.5Mbps)。
結語(yǔ)
利用COM20022實(shí)現令牌總線(xiàn)局域網(wǎng)有許多優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)時(shí)控制等領(lǐng)域，媒質(zhì)選擇靈活，組網(wǎng)方便，是一款優(yōu)秀的ARCNET控制器。目前在我單位研制的數字式車(chē)內通信系統中得到了較好的運用，在數據傳輸和實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信都取得了較好的效果。
參考文獻：
1. Standard MicroSystems Corporation.COM20022 Rev. 04/20/2000
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