LonWorks总线在门禁通信中的设计

摘要：随着科学的飞速发展，门禁控制系统的在人们的生活中起着重要的作用。本文讨论了了Lonworks总线在门禁系统通信中的设计，Lonworks总线技术具有联网速度快、接入方便的优点。通过Lonworks总线可以实现门禁系统与无线网络的数据通信。门禁控制器采用埃施朗公司神经元芯片作为核心处理器，可以实现门禁系统数据与网络的快速通信。

关键词：Lonworks总线 神经元节点 数据采集

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）05-0051-02

1 引言

现代社会人们对于安全感的追求越来越高，门禁系统顺应这一潮流，取得了长足的发展。门禁系统是对重要区域或小区进出门安全管理的有效手段，完整的门禁系统可以对管理区域内的多种信息进行监测，对进出入管理区域的人员实行有效的管理。但是现在门禁系统信息的传输受到门禁控制器的限制，常用串行通信的方式，有通信距离短、安全性差、网络传输繁琐的劣势。本文采用了LonWorks总线作为门禁信息传输的载体，利用LonWorks总线快速组网、远程通信的优点设计直接与网络通信的门禁系统。

2 系统设计

2.1 门禁通信系统设计

LonWorks总线是美国埃施朗公司推出的总线技术，是一种可以将多个控制系统相互连接并实现各个系统信息与互联网通信的技术。可广泛应用于楼宇、工厂自动化、家庭等领域。LonWorks技术充分利用互联网技术，将一个现场控制局域网变成一个借助广域网跨越远程地域的控制网络，提供一个控制网络架构，给各种控制系统提供端到端的解决方案。LonWorks总线网络结构如图1所示。

如图1所示，神经元芯片节点与网络的通信是通过网络接口与Smart server连接实现的。LonWorks总线使用双绞线作为传输介质。在本地控制区域内通过LonWorks总线（双绞线）将多个神经元节点（门禁系统）组成现场局域网的形式，经过Smart server工具将数据通过无线网发送至远端控制中心，远端控制中心即可方便的管理各个门禁系统的信息。处理这些信息后，控制中心还可以根据实际的需要对一个或多个节点进行设置，实现节点与远程控制中心的数据交换。

2.2 硬件设计

LonWorks技术的硬件核心是神经元芯片。LonWorks网络中的硬件部分是由神经元节点构成的。神经元芯片是一个带有三个处理器、存储器以及通信和I/O接口的芯片系统。该芯片内部装有三个微处理器：MAC处理器、网络处理器和应用处理器，如图2所示。

如图所示MAC处理器完成介质访问控制，即OSI七层协议的1和2层，通过通信接口完成数据与网络的通信。网络处理器完成OSI的3～6层网络协议，并对网络协议进行了优化。应用处理器完成用户的编程，并实现神经元芯片对I/O口的操作[7]。同时上述三个处理器共用同样的存储器。

在本次门禁系统通信设计中，使用神经元芯片作为系统的硬件核心，搭建包括网络接口电路、外部接口电路、电源电路的硬件结构完成门禁系统数据的通信，实现门禁系统数据与无线网络的交互。门禁系统通信硬件设计图如图3所示。

神经元芯片采用FT5000双绞线智能收发器，他是是新一代自由拓扑双绞线智能收发器，集成了高性能的内核，同时将双绞线收发器放置在芯片内部。与新的、低成本的FT-X3通信变压器配合搭建网络接口电路，FT5000双绞线智能收发器可以提供比上一代神经元芯片成本更低、性能更高的LonWorks解决方案。

FT5000双绞线智能收发器提供12个双向的I/O管脚，可以定义为多种不同的I/O对象，满足门禁信息采集的需要，实现神经元芯片与设备的通信，此次设计将神经元芯片的I/O管脚引出，做成外部接口电路，与门禁系统信息采集部分连接。

2.3 软件设计

神经元芯片软件的设计使用Neuron C语言。Neuron C语言是专为神经元芯片而设计的一种编程语言，它在标准C的基础上进行了自然扩展，直接支持Neuron芯片的固化软件，为分布式LonWorks环境提供了特定的对象集合以及访问这些对象的内部函数。具有通信、事件调度、和I/O功能。

（1）通信功能。LonWorks总线的网络通信是通过网络变量的形式传递的，在NeuronC语言中集成了不同类型的网络变量，可以根据数据的类型与范围选择不同类型的数据变量，程序中网络变量定义节选如下：

network input SNVT_count input_flag=0；

network output SNVT_state input_state；

network：网络变量关键字；

input|output：定义网络变量方向，input表示输入网络变量，output表示输出网络变量；

SNVT_count/SNVT_state：网络变量的类型；

input_flag/input_state：网络变量的变量名；

程序中网络通信时不断查询网络变量是否发生变化，发生变化时即触发任务，执行处理发生变化的网络变量的任务。当需要发送数据时，需要将发送的数据赋值给相应的网络变量即可。

（2）事件调度功能。Neuron芯片的调度程序负责程序任务的触发，程序调度是由事件触发的，当给定的条件判断为真时，该事件的代码（也称为任务）被执行，当给定条件为假时，程序顺序执行下面的任务。when语句是由表达式触发的，当表达式为真时，任务代码将被执行。程序中When语句定义节选为：

when（nv_update_occurs（input_flag）） //任务表达式

{

//任务代码

if（nvoinputID.char_set == 0）

{

input_state.bit0=0；

input_state.bit1=0；

}

}

当任务表达式为真时，程序即执行任务代码，执行完成后循环查询任务表达式。当有多个when任务时依次查询，任务表达式为真即执行相应任务代码，执行完成后查询下一事件；任务表达式为假时不执行任务代码而是直接查询下一任务表达式。

（3）I/O功能。在本次的门禁系统设计中利用神经元芯片的I/O口完成门禁系统信息的接收，程序中将I/O口设置成多种模式。以完成对不同门禁信息采集的需要。

3 结语

此次设计充分应用LonWorks总线的网络传输功能，完成门禁系统信息的采集以及与远程网络的通信。设计中采用神经元芯片作为门禁系统的主控制芯片，完成了对网络下发数据比如的接收与存储。通过I/O端口采集门禁系统信息，传递至无线网络。设计完成门禁系统的通信功能。利用LonWorks总线的通信传输速度快、数据传输的准确率高、联网方便，是今后门禁系统设计的趋势。

参考文献

[1]阳宪惠.现场总线技术及应用.北京：清华大学出版社，2004.

[2]刘玉均.门禁系统的发展现状与趋势.山东.

[3]夏德海.现场总线的现状及应用.中国仪器仪表，20（5）2009.

[4]张伟，基于总线技术的智能楼宇控制系统.山东大学，2007

[5]王俊杰，谢春燕.“LonWorks技术及应用”讲座（1）现场总线的发展与LonWorks技术自动化仪表，1999.

[6]魏晨.基于Lonworks系统的楼宇自控系统设计及应用.北京邮电大学，2007.

[7]Lonworks技术资料.http：//～.echelon.eom.en.