崔冬建 王立德 來源：《單片機與嵌入式系統應用》

     摘要：lonworks技術的應用使得在系統編程的內涵得以更充分的體現。本文在概要介紹isp以及lonworks技術的基礎上，詳細說明采用基于neuron芯片的控制節點實現對cpld進行在系統編程的具體方法。

     關鍵詞：neuron

     控制節點 在系統編程（isp） cpld

     引言

     在系統編程isp（in system programming）是指在用戶設計的目標系統或印刷電路板上為重新配置邏輯，或實現新的功能而對器件進行編程或反復編程。隨著eda工具的普及和isp器件的日益成熟，isp技術也得到了越來越廣泛的應用。isp技術的應用使得硬件設計軟件化，其顯著優勢體現在：簡化生產流程；利用同一硬件結構實現多種系統功能，使之成多功能硬件；在不特殊電路板資源的情況下進行電路板級測試；邊界掃描測試；通過modem和isp編程接口實現對系統的遠程維護和升級。

     對isp器件的編程可通過pc機進行，利用1條編程電路（或稱下載電纜）將準確定時的編程信號提供給該器件。但是，這種方法不能使各種器件的數據下載脫離eda工具獨立進行，真正意義上的在系統可編程難以實現。對于isp器件的編程也可以通過微處理器的控制程序實現，這就為基于neuron芯片的lon網絡節點提供了應用空間。

     lon(local operating networks)總線是美國echelon公司1991年推出的局部操作網絡，目前已廣泛應用于測控網絡中。lonworks現場總線技術在控制系統引入了網絡的概念。在該技術的基礎上，可以方便地實現分布式的網絡控制系統，并使得控制系統更高效、更靈活、更易于維護和擴展。利用分布的智能控制節點進行在系統編程無需編程電纜，而且能夠充分地利用系統資源，簡化編程操作，大大拓展了在系統編程技術的應用范圍。

     1 基于neuron芯片的控制節點

     1.1 neuron芯片簡介

     neuron芯片的lonworks節點的核心部分，它既能管理通道，同時具有輸入/輸出以及控制等能力。該芯片主要包括neuron

     3120和3150兩大系列。二者的區別是3150芯片中無部rom，但擁有訪問外部存儲器的接口，尋址空間可達64kb，可用于開發更為復雜的應用系統，noeuron芯片內部固化了完整的lontalk通信協議，確保節點間的可靠通信和互操作。芯片內部有3個8位cpu協調工作，實現lon節點的通信和控制功能；11個編程i/o口；5個網絡通信端口提供3種工作方式；單端方式、差分方式和專用方式。

     1.2 控制節點的硬件結構

     lon網絡節點有2種類型：基于neuron芯片的節點（neuron芯片是唯一的處理器）和基于主機的節點（主處理器可以是微控制器、pc機等）。一個典型的現場總線控制節點的基本結構如圖1所示，主要包含以下幾個部分功能塊；應用cpu、i/o處理單元、通信處理器、收發器和電源。無論哪種類型的節點都有1片neuron芯片用于通信和/或控制、1個i/o接口用于連接1個或多個i/o設備，另外還有1個收發器負責將節點連接上網。

     本設計中控制節點的基本結構如圖2所法。該節點主要包括neuron芯片、128kb

     flash存儲器、10mhz晶振、ftt-10a收發器以及i/o接口、驅動、cpld。neuron芯片外部擴展了flash存儲器，用于存儲固件和用戶應用程序。其中固件通過編程器下載，而應用程序的下載可以使用編程器，還可以使用網絡管理工具經lon網絡下載，這樣，cpld的重新配置就能夠通過lon網絡方便快捷地進行。5根在系統編程控制的ispen、mode、sdi、sclk以太sdo占用neuron芯片的5個i/o口。neuron芯片i/o口本身的驅動能力是不夠的，需要使用74hc367或74hc244增強信號驅動能力，并使用適當的阻容網絡給信號線濾波，增強抗干擾能力。

     2 在系統編程的軟件實現

     2.1 以lattic公司的isplsi這種cpld器件為例，器件內需要編程的e2coms單元陣列如圖2所示。

     e2c