LonWorks技术在智能家居中的应用

LonWorks技术在智能家居中的应用摘要：智能家居是近年来产生并迅速崛起的一种新型住宅，它是建筑艺术、生活理念与信息技术、电子技术等现代高科技的完美结合。

智能家居为住户提供了一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化生活空间。

而现场总线技术的发展使得Lonworks总线技术脱颖而出，本文对Lonworks技术进行了介绍。

目前我国对Lonworks技术的应用以及智能建筑的设计刚刚起步，随着业内人士的更多了解，相信会有更广泛的应用前景。

关键词：Lonworks技术；智能家居；神经元芯片Abstract: the intelligent household is the emergence and rapid rise in recent years a new type of housing, it is art, life concept and information technology, electronic technology and the perfect combination of modern high-tech. Smart home provides residents with a more safe, comfortable, convenient, shortcut and open intelligent, information-based living space. Lonworks fieldbus technology as a result of the development of fieldbus technology, this paper respectively from the Neuron chip, LonTalk protocol, Neuron C programming language the three aspects of Lonworks technology are introduced. At present, the application of Lonworks technology and intelligent building design has just started, with the personage inside course of study more to understand, believe that there will be a wider application prospect.Keywords : Lonworkstechnology；IntelligentHome；Neuron ChipLonworks总线技术综述Lonworks是美国Echelon公司于90年代初推出的一种现场总线技术，其神经元芯片同时具备通信与控制功能，内含三个8位处理器，分别负责介质访问控制、网络处理和应用处理，这样一个神经元芯片加上收发器就可以构成一个现场控制节点，神经元芯片也可以作为通信协议处理器，用高性能的主处理器完成复杂的测控功能。

Lonworks技术采用网络变量，网络变量对在同一个网络中的其他节点是透明的，标准网络变量类型定义了变量的单位、数值、范围和分辨率，使得网络通信的设计简化成为参数设置，增加了通信的可靠性。

Lonworks 技术改善了CSMA，对所有节点根据网络积压参数等待随机时间片来访问介质，有效地避免了网络频繁碰撞，即使网络负载很重也不会导致网络瘫痪。

Lonworks技术所使用的LonTalk协议遵循ISO／OSI模型，并提供OSI参考模型所定义的全部七层服务，Lon总线采用专门的网络收发器，使其支持不同介质组合的网络，这样用户不但可以选择任意形式的网络拓扑结构，而且在同一个网络内部可以混用双绞线、光纤、电力线、无线、红外线、同轴电缆等通信介质，网络处理能力的巨大优势使其在各个领域得到日益广泛的应用，其通信协议已被越来越多的标准化组织所采用，并被接纳为他们的标准。

中国建筑行业协会已将Lonworks定为智能建筑的主要推荐技术，并成立了智能建筑技术Lonworks协作网。

Lonworks 技术作为新一代网络控制技术，以优良的开放性、互操作性、网络适应性、灵活的网络拓扑以及面向对象的网络通信设计等优点，成为现场总线技术和控制领域的一个最佳选择，并成为小区智能化建设的最佳方案之一。

1 Lonworks现场控制系统的构建基于Lonworks技术的现场控制系统由Lonworks现场控制节点和路由器、Lonworks协议、Lonworks收发器和Lonworks网络管理几个部分构成。

1.1Lonworks节点一个典型的现场控制节点主要包括以下几个部分，应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源。

1.2 路由器路由器是Lonworks技术的一个主要组成部分，用来连接不同通信介质的Lonworks网络。

在Lonworks技术中，路由器包括以下几种：中继器、桥接器和路由器。

路由器除连接不同媒介的Lonworks网络外，还能控制网络交通，增加信息通量和网络速度。

1.3 Lonworks协议Lonworks协议称为LonTalk协议和EIA709.1控制网络标准，是Lonworks系统的灵魂，它固化于神经元芯片中，是直接面向对象的网络协议。

该协议提供一系列通信服务，使得一个设备的应用程序可以在不了解网络拓扑、名称、地址或其它设备功能的情况下发送和接收网络上其它设备的报文。

LonTalk协议能提供端到报文确认，报文认证、打包业务和优先传送服务，提供网络管理服务的支持，并允许远程网络管理工具与网络设备进行交互。

LonTalk协议和以往的数据网络通信协议相比较，具有以下特点：发送的报文都是很短的数据；通信带宽不高；网络上的节点往往都是低成本、低维护费用的单片机；多节点，多通信介质；可靠性高；实时性高。

LonTalk七层协议1)物理层：定义了在通信信道上位流的传输2)数据链路层：定义介质访问方法和确保有效利用单一信道的数据编码。

3)网络层：定义了来自源设备的报文是如何选择路由到达一个或多个目的的设备。

4)传输层：确保可靠的报文传输。

5)会话层：对较低层数据交换加以控制。

6)表示层：定义报文数据的编码。

7)应用层：定义为一种低层交换数据的公共语义解释，使不同的应用程序中网络变量改变时，均能自动将更新的网络变量下传(发送)或上传(接收)。

应用层还定义了一个文件传输协议，用来传输应用程序间的传输流。

1.4 Lonworks收发器每个网络设备包括一个收发器，收发器提供一个Lonworks设备与网络的物理通信接口。

收发器简化了可互操作的网络设备的开发，这可适用于不同的通信介质和网络拓扑。

在任一给定的设备中，设备所使用的收发器类型是很重要的。

这是因为具有相同类型收发器的设备在网络上可以直接通信，具有不同收发器类型的设备必须通过路由器才能实现互操作。

1）双绞线收发器双绞线收发器是一种最通用的类型，许多设计方案中都会使用它。

配置双绞线收发器可满足性价比要求。

双绞线收发器与Neuron芯片的接口有三种基本类型：EIA-485、直接驱动和变压器耦合。

2）电力线收发器强噪声环境和接线范围的限制使电力线收发器的应用更加复杂。

3）无线射频收发器符合Lonworks技术的无线射频收发器RF可用于许多场合，它有不同的频率范围可供选择。

1.5Lonworks网络管理Lonworks技术包括设计、使用和支持LON网络所需的全部工具，主要有：神经元芯片NeuronChip、神经元芯片编程语言Neuron C、网络通信协议LonTalk、网络接口、网络路由器Router、网络收发器Transceiver和网络开发工具LonBuilder(或NodeBuider)。

这些组成Lonworks的基本要素为LON网络的设计提供了一个完整的开发环境。

FCS系统的设计者可以利用这些平台设计LON网络中的节点并安装网络。

网络中采用Neuron芯片的智能节点(可能是传感器、变送器、执行机构或其他测控设备)之间遵循LonTalk局部操作网络通信协议，这种遵循LonTaik协议的局部操作网络就称为Lonworks控制网络系统，其结构如下图所示。

2面向对象编程语言一Neuron C简介Neuron C是专门为Neuron芯片设计的编程语言。

它是从ANSI C中派生出来的，并且对ANSI C进行了增删。

最主要的是以下几点：1提供了网络变量的定义2引入了事件驱动的任务调度，定义了when语句3把I／0对象直接映射到处理器的I／04显式消息的传递，可以直接对LonTalk协议的底层进行访问5引入了定时器值得注意的是Neuron C不支持ANSI C的一些功能，如浮点运算，文件I／O等。

2.1 网络变量网络变量是一个对象，它可以连接到多个节点上，每个节点可以定义多个网络变量。

网络变量可以分为输入和输出两种。

一个输入的网络变量可能与其它节点的输出变量相连接，反之亦然。

节点的数据可以通过网络变量共享，一个节点的输出网络变量更新，则所有与它相连接的节点的输入网络变量的值也随之改变。

网络变量的传送是通过LonTaik协议来完成的，对用户来说是透明的，我们不必关心网络变量传送的目的地址、打包、拆包等一些的工作，大大的简化了开发的工作量。

2.2显示报文在大多数情况下，节点之间使用网络变量通信，但是网络变量在长度数目方面都有限制，所以，LonWorks提供了另一种通讯方式，这就是显示报文。

显示报文是一个结构，该结构分为输出显示报文、输入显示报文、响应输出报文和响应输入报文等。

虽然显示报文使网络操作更为灵活，但在Neuron C编程中，并不提倡使用它。

因为显示报文不像网络变量那样容易实现互操作，显示报文的数据格式更依赖具体的应用。

2.3 智能家居节点程序设计本系统中节点的软件设计主要完成现场数据的采集处理与存储，控制继电器动作，输出显示以及键盘输入，配置3150的工作模式，A T89S51与3150进行通信并与上位机进行信息交互3智能家居系统结构LonWorks技术的应用给家庭住宅智能化带来了全新的解决方案。

采用LonWorks网络使得从封闭的依赖于单个厂商的控制系统到完全可以互操作的智能家居控制系统的转变成为现实，可以以LonWorks技术为依托开发与LonWorks兼容的通用智能控制节点，各种专用节点以及各种智能传感器执行器搭建新一代的智能家居控制网络。

智能家居是基于LonWorks技术构成的，它既可完成电表、煤气表、冷热水表等数据的采集、传输，又可通过红外、气漏等传感器进行安全报警。

通过LonWorks节点的DO口，还可以实现对家电、照明等设备的控制，对室内的温度、湿度进行检测1)第l层是I／O设备层，包括了门磁、窗磁、紧急按钮、探测器、各种模拟家电。