lonworks總線是由美國echelon公司推出的一種現場總線技術，由于lonworks控制網絡的開放性、高速性、互操作性及其對現場環境的適應性，它已廣泛應用于樓宇自動化、家庭自動化、保安系統、辦公設備、交通運輸、工業過程控制等行業。lon總線的現場節點間采用lontalk協議。當工程師使用便攜設備對現場節點進行檢測或進行現場數據采集時，往往只能使用rs232串口。眾所周知，rs232的傳輸速度最高只能達到9600kbps，這對實時性要求很高的現場數據采集來說遠遠不能滿足要求。針對這一情況，筆者開發研制了lon總線的usb2.0接口卡。該卡提供的usb2.0接口使得數據的傳輸速度能提高到480mbps．并且向下完全兼容流行的usbl.1協議。

1 usb2.0的主要特點

usb協議的2.0版本于2000年4月推出，支持以下3種速度模式：低速模式(low speed)1.5mb/s；全速模式(full speedl 12mb/s；高速模式(high speed)480mb/s。它支持現存的所有usb設備．可以把usb1.1設備插入usb1.1的pc機接口，并且在電氣上兼容usb1.1的連接線。

1.1 usb總線特點

◆數據傳輸速率高；

◆數據傳輸可靠；

◆同時掛接多個usb設備；

◆usb接口能為設備供電；

◆支持熱插拔。

1.2 usb的新特性

usb還具有一些新的特性。如：實時性(可以實現和一個設備之間有效的實時通信)、動態性(可以實現接口間的動態切換)、聯合性(不同的而又有相近特性的接口可以聯臺起來)和多能性(各個不同的接口可以使用不同的供電模式)。

2 lonworks接口卡硬件設計

2.1 lonworks接口卡通信原理及硬件結構

該接口卡的工作原理如下：接口卡由lon網接口模塊和usb2.0接口模塊組成，如圖1所示，它采用雙cpu技術，主cpu為usb2.0控制器cy7c68013內置的增強8051內核(該內核的運行速度是普通8051的5倍)，主要作為協議的轉換模塊，用來完成usb2.0協議與lontalk協議之間的轉換，向上與便攜pc機(或其它具有usb接口的便攜設備)進行通信，向下與3150進行并口通信，輔cpu為tmpn3l50，主要起lon網接口的功能，作為通信協處理器使用，將從主cpu接收到的來自便攜pc機(或其它具有usb接口的便攜設備)的報文解析成lontalk協議報文并通過lonworks收發器傳向lon網，或將從lon網上接收到的lontalk協議報文轉發給主cpu，再由主cpu傳向便攜pc機(或其它具有usb接口的便攜設備)。51cpu與neuron 3150采用并行方式通信。neuron芯片的11個i/o有34種可選工作模式，其中包括并行i/o方式，該方式數據的最大傳送速率可達3.3mbps。并口工作方式在數據傳送速度方面的優勢，使得neuron芯片與51cpu完成大數據量的傳送成為可能。它們之間的數據傳輸是通過運用“虛寫令牌傳遞機制”實現的，擁有令牌的一方擁有對數據總線的寫控制權。

2. 2 lonworks接口卡硬件電路設計

該接口卡中，usb2.o控制器采用cypress公司推出的usb2.0控制器cy7c68013，它是usb2.0的完整解決方案。該芯片包括帶8.5kb片上ram的高速8051單片機、4kb fifo存儲器以及通用可編程接口(gpif)、串行接口引擎(sie)和usb2.o收發器。它無需外加芯片即可完成高速usb傳輸，性價比較高。智能串行接口引擎(sie)執行所有基本的usb功能，將嵌入式mcu解放出來用于實現專用的功能，井保證其持續高性能的傳輸速率。通用可編程接口(gpif)允許它“無膠粘接”，即可與任何asic或dsp進行連接，并且還支持所有通用總線標準，包括ata、utopia、epp和pcmcia。它完全適用于usb2.0，并向下兼容usb1.1。

3150芯片選用toshiba公司生產的tmpn3150。3150片內存儲器的地址范圍是e800h～fffh，包括2kb的sram和512b的eeprom。3150可以外接存儲器，如ram、rom、eeprom或flash，其地址范圍是0000h～7ffh。根據一般應用的性能和成本要求，3l50的外部存儲器采用flash和ram。flash選用is61c256ah-15n，ram選用at29c512。61c256和29c512的地址范圍通過邏輯門電路根據neuron芯片的地址線和控制線e來確定。51與3l50采用3150的并口通信方式，將neuron芯片的io0～io7作為8根數據線與51cpu的pb（pb0-pb7）口相連-108作為片選信號線e§）與51cpu的pco口相連．io9作為數據讀/寫信號線(r/w)與51cpu的pc6口(寫信號)相連。io10作為握手信號線(hs)與51cpu的pc1口相連。

為提高增加接口卡的可靠性及穩定性，本設計增加了一個鎖存器，完成復位接口的功能。當3150芯片復位時，通過鎖存器將復位信號傳送給cy7c68013內置的8051處理器，8051接到復位信號自動復位，并馬上清鎖存器，其接線如圖2所示。在并口通信中，8051與3150同步非常重要，要完成并口通信，8051首先要與3150達到同步且同步操作必須在3150復位時進行。8051只在初始化程序時才與3150進行同步操作。因此完成同步后，每當3l50由于誤操作或錯誤運行而造成復位