LONWORKSâ技术介绍 原理和实践概述 第2版 ©埃施朗公司 保留本文件的一切权利 发行本文件供公众使用，用于教育目的或为了促进埃施朗或LONWORKS技术的发展，复制本文件是允许的。对于损害埃施朗知识产权或其他权利，或者违反其他应用法律的任何方式的使用，埃施朗保留采取行动的权利。 我们不保证本文件内容的完整性和精确性。 第1章：绪论 2 第2章：网络和协议 3 2.1 网络 3 2.2 通信协议 4 2.3 协议模型化 4 2.4 控制网络 5 第3章：LonTalkâ协议 6 3.1 协议定义 6 3.2 LonTalk协议寻址 6 3.3 LonTalk网络变量 7 3.4 LonTalk报文类型 8 3.5 LonTalk信道类型 8 3.6 LonTalk特征和优点 9 3.7 LonTalk标准 9 第4章：LONWORKS技术 10 4.1 建立平台 10 4.2 神经元â芯片 11 4.3 神经元芯片应用程序 12 4.4 收发器 12 4.5 LONWORKS装置 12 4.6 路由器 13 4.7 开发工具 13 4.8 网络适配器 14 4.9 网络操作系统 14 第5章：互可操作性 16 5.1 LONMARKâ协会 16 5.2 收发器和物理信道准则 17 5.3 应用程序准则 17 5.4 对象和功能简介 18 5.5 LONMARK资源文档 19 5.6 LONMARK程序ID (Program ID) 20 第6章：词汇集 21 第7章：经常问到的问题 23 第8章：参考文献 27 第1章：绪论 在80年代后期，埃施朗公司(Echelon)开始开发LONWORKS技术平台，确信它将成为控制网的通用标准。控制网是以对等方式工作、监控传感器、控制执行器、可靠地通信、管理网络操作和提供对网络数据全面接入的任何装置的集合。LONWORKS控制网使用LonTalk协议来完成这些任务。LONWORKS技术已经成为控制网的通用标准，因为今天确实有几千家公司以它为基础来开发产品。 LONWORKS控制网在某些方面相似于被称为局域网或LAN的数据网。数据网由结合各种通信介质以路由器连接的计算机组成，它们使用公用协议相互通信。控制网包含类似的、就控制的成本、性能、规模和响应特征优化的部件。实现理想的控制功能的专用网络就是局部操作网络或称为LON（Local Operating Network）。LON的特征使网络系统能扩展到数据组网技术无能为力的一类应用中。控制系统和装置的制造商能通过在他们产品中组合LONWORKS的设计缩短开发和设计的时间。结果是低成本的开发和多个制造商的装置能相互通信的协调性。 LONWORKS控制网的复杂程度不一，从机器内装的小网到几千个节点的控制熔化用激光器、造纸机和楼宇自动化的大网。在楼宇控制产业中，充分利用LONWORKS技术意味着对所有楼宇系统采用共用的基础结构。这使得设计人员能消除过多的竖向集成，它常常是竖向孤立的原因。上图直观表达了这一目标，说明了一个理想的开放系统的实施。 提供本介绍性文件旨在协助对学习LONWORKS基础感兴趣的人们。本文件只是对LONWORKS技术的一个介绍，无意成为包罗无遗的参考文件。它从网络和协议概述开始，重点阐述LonTalk协议的技术问题，然后以如何取得产品的互可操作性讨论为终结。最后一章开列更详细有关读物的清单。必须向读者指出的是：本文件中讨论的技术细节是由协议、网络操作系统或网络工具自动处理的。装置通信的较低层细节的自动处理事实上是LONWORKS技术的一个重大的优点。 第2章：网络和协议 2．1 网络 要理解优秀的控制网设计，必须理解网络的功能。简而言之，网络让许多智能装置直接相互通信。不需要介入的监控者“轮询”装置取得信息，然后转发给其他装置。没有一个监控装置负责全系统的算法。 这就意味着每个装置能根据自己需要发布信息。这个信息变成数字式串行数据，通过网络直接到达另一些装置。数据转移通常涉及一个信息发送者，一个或一个以上的接收者和收听者。发送者和接收者之间一定要有某种形式的连接，数据才能以一连串的开—关状态转移。 开—关状态以每个装置内微处理器层上的微弱信号而终止。称为收发器的一个组件为在网上长距离传送信号的通道而调控微处理器层的开—关信号。装置间的通道具有各种物理特征，称为传输介质。而收发器则是一个电子模块，在微处理器通信端口和一个物理介质间提供物理接口。该物理介质也称为信道，它把数字通信包传送给网络中的另一些装置。信道类型和收发器类型的选择影响传输速度、距离和网络拓扑。 所有连接到某一特定信道的装置必须有同一速率运行的兼容收发器。可以建造适用于任何介质的收发器，但其中某些难以实现因而也是较昂贵的。收发器可用于各种信道介质，包括简单的双绞线、电力线、无线、红外线、光纤和同轴电缆。网络上的数据转移速度取决于介质和收发器的设计。有许多特征可以描述任何给定类型信号如何行经相应的介质。 2．2 通信协议 网络上的装置发布适合它运行的应用程序的信息。各个应用程序并不是同步的，而且很可能，许多装置都尝试在同一时间“谈话”。所以，网络装置间的有意义的串行数据的转移要求编排一套规则和过程。这些规则和过程就称之为通信协议，常常简称为协议。协议规定装置间传输的报文的格式和在一个装置向另一个装置发送报文时的行动。 协议通常以嵌入软件或固件代码形式存在于每个网络装置中。包含这个协议代码和某种类型的操作智能的装置被称为节点。实施通信协议的嵌入代码可能相当复杂。复杂的概念分成若干功能层，以简化理解和实施。用于网络通信的软件代码中，这些功能层统称为协议堆栈。 2.3 协议模型化 国际标准化组织（ISO）致力于世界通信发展标准化时发展一个叫做开放系统互联（ISO）模型，用于通用网络协议堆栈。该模型（ISO/OSI模型）帮助开发人员和用户把协议分成若干标准特征功能层。这些功能层涵盖从使用的配线类型到程序中的用户界面的各个方面。ISO/OSI的7层模型表示于下。该模型通常用于比较通信协议的特征和功能性。并未要求任何给定的协议都要实施这个模型的7层，甚至也不要求分成如模型中所示的各层。但是，一个真正全面和完整的规模可变的协议应提供本模型中描述的所有服务 OSI层 目的 服务 1 应用 应用程序 标准对象和类型、配置属性、文档转移、网络服务 2 显示 数据解释 网络变量、应用、报文、外来幀 3 对话 远程行动 对话、远程程序调用、连接恢复 4 传输 端到端可靠性 端到端确认、业务类型、包排序、双重检测 5 网络 目的地寻址 单路传输和多路传输、目的地寻址、包路由选择 6 数据链路 介质访问和组幀 组幀、数据编码、CRC、介质访问、冲突检测 7 物理 电互联 介质特定细节、收发器类型、物理连接 ISO/OSI7层模型 2.4 控制网 网络已有好多年历史。她们原来设计用于互联大的计算机系统。使用的通信协议的最理想用途是在批处理的计算机之间传输大量数据。后来，这些协议逐渐扩大了规模，包含更多的功能和灵活性。但是，大部分的协议仍然设计用于计算机或个人之间的通信。 最后，微处理器的成本跌到了这样的程度：它们可以被装入低廉的控制器和控制装置中。正是此时，设计师才开始认识到他们使用的协议并不真正和控制系统中的最佳性能“合拍”。控制网有许多不同于数据网的独特要求，包括： u 装置间经常、可靠和安全的通信 u 用于所传送信息的短报文格式 u 每个装置对等的功能性 u 可以做成廉价小节点的价位 有必要解决这些控制决定的网络要求，同时又有信念认为通信的市场标准会形成互可操作性，它将推动市场扩大规模和提高效率，这两个因素促成了LonTalk协议的问世。 第3章：LonTalk协议 3.1 协议定义 LonTalk通信协议是LONWORKS技术的核心。该协议提供一套通信服务，使装置中的应用程序能在网上对其