圖2 神經(jīng)元芯片處理器功能

神經(jīng)元芯片的3個處理器都擁有自己的寄存器集。同時共享數(shù)據(jù)和地址ALUs以及存儲訪問電路。每個CPU的最小周期為3個系統(tǒng)時鐘周期，每個系統(tǒng)時鐘周期為2個輸入時鐘周期，3個處理器的最小周期之間間隔一系統(tǒng)時鐘周期，因而每個處理器在每個儀器周期（22個輸入時鐘周期）內(nèi)可訪問存儲器和ALUs一次。這樣就減少了硬件而并不影響功能。

當芯片工作在最大時鐘頻率（10MHz）時，外存的響應時間應不大于90ns，隨著輸入時鐘頻率的降低，對外存響應時間的要求也隨之降低?？蛇x擇的時鐘頻率有10MHz、5MHz、2.5MHz、1.25MHz、625kHz。必須讓使能時鐘（enable clock）周期與系統(tǒng)時鐘周期一致，為輸入時鐘周期的1／2。當數(shù)據(jù)在神經(jīng)元芯片和外存之間傳輸時， 為低，所有存儲器包括內(nèi)部和外部的，都可被任一個處理器在儀器周期的相應階段訪問，存儲總線一次只能被一個處理器使用。

在神經(jīng)元芯片中有2個16位的定時器／計數(shù)器單元，其中第一個字時器／計數(shù)器單元輸入可在IO4～IO7中選擇，而輸出在IO0。第二個定時器／計數(shù)器單元輸入在IO4，輸出在IO1。若定時器／計數(shù)器只用作輸入信號，則IO0和IO1可作它用。定時器／計數(shù)器的時鐘和使能輸入可從外部引腳輸入，也可將系統(tǒng)時鐘分頻后輸入，兩個定時器／計數(shù)器的時鐘頻率相互獨立。外部時鐘的作用可選擇在脈沖的上升沿和下降沿。在控制單元中需要采集和控制功能,為此,神經(jīng)元芯片特設置11個I/O口。這些I/O口可根據(jù)需求不同來靈活配置與外圍設備的接口,如RS232、并口、定時/計數(shù)、間隔處理、位I / O等。 神經(jīng)元芯片通過5只引腳（CP0～CP4）與各種通信介質接口即網(wǎng)絡收發(fā)器連接。通信接口可以在3種模式下工作，即單端模式、差分模式和特殊模式。

神經(jīng)元芯片還有一個時間計數(shù)器,從而能完成Watchdog、多任務調度和定時功能。神經(jīng)元芯片支持節(jié)電方式,在節(jié)電方式下系統(tǒng)時鐘和計數(shù)器關閉,但狀態(tài)信息(包括RAM中的信息) 不會改變。一旦I/O狀態(tài)變化或網(wǎng)線上信息有變,系統(tǒng)便會激活。其內(nèi)部還有一個最高1.25 M bps、獨立于介質的收發(fā)器。由此可見,一個小小的神經(jīng)元芯片不僅具有強大的通信功能, 更集采集、控制于一體。在理想情況下,一個神經(jīng)元芯片加上幾個分離元件便可成為DCS系統(tǒng)中一個獨立的控制單元。

5、應用舉例

電信部門的通信基站往往擔負著很重要的通信任務，為保障各種通信設備的正常不間斷運行，對供電系統(tǒng)和環(huán)境的要求就非常高，隨著郵電通信部門朝機房無人值守化方向的發(fā)展，對動力與環(huán)境實現(xiàn)自動化監(jiān)控成為必然的趨勢。相對一般的樓宇建筑，電信部門的通信基站有設備種類多，設備更專業(yè)化、更復雜的特點，這給監(jiān)控系統(tǒng)的實施帶來了更大的難度。如何根據(jù)通信基站的特點，選擇合理的系統(tǒng)方式和監(jiān)控技術，是該行業(yè)用戶和系統(tǒng)開發(fā)者都非常關注的問題。

鑒于通信基站的動力環(huán)境監(jiān)控是一種特殊的樓宇監(jiān)控，加之Lon Works技術本身所具有的諸多特點和優(yōu)勢，選定了Lon Works作為動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場網(wǎng)絡技術。下面讓我們通過一個系統(tǒng)實例來看看如何利用這一新技術來構筑通信基站的動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。

上海市長途電信局的七寶衛(wèi)星地面通信站動力、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)項目是以Lon Works技術為基礎。該項目要求對通信站內(nèi)的高壓二次回路、電容補償柜、低壓配電柜、UPS、電池組、專用空調、柴油發(fā)電機等對象進行實時信號采集和部分操作控制，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)或狀態(tài)異常，迅即發(fā)出報警(屏幕提示與聲音告警)，并對各種事件和操作信息進行存儲，隨時查詢，按用戶要求生成各種報表。

監(jiān)控系統(tǒng)由三部分組成：信號轉換子系統(tǒng)、Lon Works采集控制網(wǎng)絡、上位監(jiān)控PC子系統(tǒng)。

各部分相互關系如下：

系統(tǒng)中Lon Works現(xiàn)場網(wǎng)絡由三類節(jié)點組成：

1) 模擬量采集節(jié)點

主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓撲收發(fā)器、程序存儲器、串行A/D芯片等組成。可完成24路模擬量信號的數(shù)-模轉換，采樣分辨率為10位。

2) 開關量采集節(jié)點

主要由NEURON芯片、TP/FT-10自由拓撲收發(fā)器、程序存儲器、移位寄存器等組成。可接24路開關量輸入，信號全部采用光電隔離。

3) 通信協(xié)議轉換節(jié)點

在ECHELON公司的可編程的串行網(wǎng)關PSG/2的基礎上進行二次開發(fā)，分別將Sampsion柴油發(fā)電機、Liebert專用空調、蓄電池監(jiān)測儀的串行通信協(xié)議轉換到Lon Talk網(wǎng)絡協(xié)議，利用此種形式可將各種不同的智能設備都聯(lián)結到Lon Works網(wǎng)絡，達到系統(tǒng)集成的目的。

系統(tǒng)內(nèi)所有節(jié)點之間均用一對雙絞線進行連接，采用自由拓撲結構，節(jié)點間的最大距離可達500米，完全可以適應一般通信基站內(nèi)的情況，如需要更遠距離的連接，則可采用總線拓撲結構(可達2700米)，或采用加入重發(fā)器的方法。

在上位PC機部分，采用可編程的串行網(wǎng)關PSG/2作為Lon Works網(wǎng)絡接口，將Lon Talk協(xié)議轉換為串行通信，與上位監(jiān)控機相聯(lián)。這樣通過監(jiān)控機將Lon Works網(wǎng)絡集成到計算機局域網(wǎng)(LAN)，在LAN上則采用TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議進行更高一級的系統(tǒng)集成。

6、發(fā)展前景

隨著現(xiàn)場設備功能逐漸增強，現(xiàn)場設備之間，以及現(xiàn)場設備與MES、ERP層之間需要進行交換的數(shù)據(jù)量成倍增加。加之現(xiàn)在有了現(xiàn)場設備要內(nèi)置Web 服務器并以網(wǎng)頁形式與外界溝通信息的需求，互聯(lián)網(wǎng)技術成為現(xiàn)場總線技術發(fā)展的新亮點

通信非確定性是互聯(lián)網(wǎng)技術進入控制領域的最大障礙?！≌强焖僖蕴W(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術的發(fā)展，給解決以太網(wǎng)通信的非確定性帶來了希望，使這一應用成為可能。

Lon works/Ethernet網(wǎng)絡系統(tǒng)中的關鍵設備是i.LON 1000。 它取代了傳統(tǒng)的網(wǎng)關設備而成為連接Lon works和以太網(wǎng)的橋梁。i.LON 1000具有自己的IP地址，其一端掛接在以太網(wǎng)上，另一端掛接在Lon works控制網(wǎng)段上。它還可以作為網(wǎng)絡服務器向Internet發(fā)布設備的實時信息，任何一個標準的網(wǎng)絡瀏覽器都可以通過IP對其進行訪問。

Lon works系統(tǒng)中一個節(jié)點的應用程序可以根據(jù)它從其他設備中獲得的有關系統(tǒng)信息作出自己的控制決策，以構成基于信息的控制系統(tǒng)。

互聯(lián)網(wǎng)技術已深深影響了控制網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展，我國在開發(fā)自己的現(xiàn)場總線技術與產(chǎn)品時應充分注意到這一技術的發(fā)展趨勢。但人們也應該清醒地看到，控制網(wǎng)絡通信有其本身的特點，并非是照搬互聯(lián)網(wǎng)技術就可以完全替代的，需要發(fā)展適合自控應用需求的工業(yè)數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡技術。

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