摘   要：       本文介紹如何利用COM20022實(shí)現(xiàn)令牌總線局域網(wǎng)。

引言

總線局域網(wǎng)的總線爭(zhēng)用使得它不適合于一些對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格要求的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，而ARCNET(Attached Resource Computer NET)具有可靠性高、通信速率高、可確定的網(wǎng)絡(luò)性能以及遠(yuǎn)距離通信能力等特點(diǎn)，是一種理想的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。它具有以下3個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：第一，它采用令牌傳遞協(xié)議保證在確定的時(shí)間內(nèi)完成消息的傳輸；第二，它支持長(zhǎng)度可變的數(shù)據(jù)幀(0~507字節(jié))，額外開(kāi)銷(xiāo)小，加上其總線速率高(可達(dá)10Mbps)，使得其對(duì)短消息有良好的響應(yīng)能力；第三，內(nèi)置的16位CRC校驗(yàn)和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議使得其有較高的可靠性和軟件操作簡(jiǎn)單。ARCNET網(wǎng)絡(luò)在物理上是一個(gè)總線網(wǎng)，而邏輯上卻是一個(gè)令牌環(huán)。COM20022是SMSC公司的一款高速率嵌入式ARCNET控制器，利用COM20022容易實(shí)現(xiàn)10Mbps令牌總線局域網(wǎng)。

COM20022

COM20022支持總線速率最高可達(dá)10Mbps，速率可以在寄存器中設(shè)置。能夠支持多種微處理器，數(shù)據(jù)總線口寬8/16位可選，集成了2K字節(jié)的雙端口RAM，新增了可編程DMA通道。軟件可編程節(jié)點(diǎn)ID號(hào)，支持最大255個(gè)節(jié)點(diǎn)。增加或減少節(jié)點(diǎn)時(shí)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)重構(gòu)，支持重復(fù)節(jié)點(diǎn)ID檢測(cè)。網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)按節(jié)點(diǎn)ID由小到大的順序構(gòu)成一個(gè)邏輯環(huán)路，令牌沿著邏輯環(huán)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳遞，獲得令牌的節(jié)點(diǎn)就可以發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀，如果沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送，則令牌傳遞給相鄰的下一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)。令牌循環(huán)傳遞，為各個(gè)節(jié)點(diǎn)提供平等的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)服務(wù)。

圖1  COM20022和8051的接口

圖2  同軸電纜連接的令牌總線局域網(wǎng)

圖3  雙絞線連接的令牌總線局域網(wǎng)

圖4  星形總線結(jié)構(gòu)的令牌總線局域網(wǎng)

COM20022和微處理器的接口

COM20022為了能適配更多的微處理器的類(lèi)型，而不增加額外引腳，它具有自動(dòng)適配微處理器的功能。既能兼容INTEL的微處理器(如圖1)，又能兼容MOTOROLA的微處理器。接入的總線有復(fù)合方式和非復(fù)合方式兩種。COM20022是通過(guò)地址線A0的狀態(tài)來(lái)確定其數(shù)據(jù)總線的類(lèi)型的。若A0接地，COM20022為復(fù)合總線；若A0接微處理器的地址線A0，則COM20022為非復(fù)合總線。

下面是COM20022確定其數(shù)據(jù)總線類(lèi)型的初始化程序：

unsigned char Com20022Init(COM20022_CONFIG xdata *cfg)

{

                     ...

    /*intialize the bus type of the Com20022*/

    TO_ADDR_LO_REG( 0 );       /*奇地址寫(xiě)操作*/

    temp = FROM_ADDR_LO_REG( );     /*奇地址

                                   讀操作*/

                     ...

 }

首先對(duì)COM20022的奇地址寄存器進(jìn)行一次寫(xiě)操作，然后進(jìn)行一次讀操作。一旦總線類(lèi)型被確定，COM20022將會(huì)保持這種接口模式不變，直到下次復(fù)位為止。

COM20022網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動(dòng)芯片

COM20022在互聯(lián)時(shí)，距離非常近時(shí)可以不加驅(qū)動(dòng)器，比如同一個(gè)儀器的內(nèi)部。兩個(gè)或多個(gè)(不超過(guò)255個(gè))ARCNET設(shè)備需要連接時(shí)，就需要加上驅(qū)動(dòng)器。圖2和圖3中都是用75176，這是一個(gè)直流耦合RS-485驅(qū)動(dòng)器。由于RS-485接口比較簡(jiǎn)單，只需要5類(lèi)雙絞線就可以傳輸，所以安裝和維護(hù)都比較方便。為了更方便選擇傳輸媒質(zhì)，還可以使用SMSC的HYC9088A，這是一個(gè)雙絞線和同軸電纜兼容的驅(qū)動(dòng)器，但是它只支持最高2.5Mbps總線速率。如果需要傳輸距離更遠(yuǎn)時(shí)，可以使用光纖收發(fā)器，傳輸距離可達(dá)一公里以上。

組網(wǎng)

利用COM20022可以做網(wǎng)卡，插入計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽，用連接電纜讓所接入的計(jì)算機(jī)組成令牌總線局域網(wǎng)，也可以利用COM20022做數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。為了更好的組網(wǎng)，也可以使用HUB來(lái)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。HUB分為兩類(lèi)，一類(lèi)是無(wú)源HUB，一類(lèi)是有源HUB。無(wú)源HUB價(jià)格便宜。無(wú)源HUB一般有4個(gè)端口，用來(lái)連接星形結(jié)構(gòu)的同軸電纜收發(fā)器。有源HUB實(shí)際是一種電路中繼器，可以使用多種連接介質(zhì)互聯(lián)。覆蓋范圍遠(yuǎn)比無(wú)源HUB遠(yuǎn)，能隔離電纜故障和防止信號(hào)反射，常用于分布式星形網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)時(shí)，還需要用到終結(jié)器，使用同軸電纜時(shí)，任何不用的無(wú)源HUB端口或電纜都要用93Ω的終結(jié)器終結(jié)；使用雙絞線時(shí)，終結(jié)器插入位于電纜末端的網(wǎng)卡上，終結(jié)器阻值為所用雙絞線的特性阻抗的值。網(wǎng)卡、HUB、終結(jié)器三者具備后，就可以組網(wǎng)了，所組成的網(wǎng)絡(luò)就是令牌總線局域網(wǎng)。

ARCNET令牌總線局域網(wǎng)布線方式主要有兩種：一種是總線型，另一種是星型總線型。

總線結(jié)構(gòu)

同軸電纜為連接介質(zhì)的總線結(jié)構(gòu)與以太網(wǎng)細(xì)纜方式相類(lèi)似，如圖2所示。ARCNET總線最大長(zhǎng)度305米。可聯(lián)接的設(shè)備最多8個(gè)。設(shè)備與總線的聯(lián)接通過(guò)T型聯(lián)接器，該聯(lián)接器的頂部與電纜相連，底部與網(wǎng)卡相連。電纜兩端必須用93W的終結(jié)器來(lái)終結(jié)。

當(dāng)使用雙絞線為連接介質(zhì)時(shí)，即適合這種介質(zhì)的網(wǎng)卡有兩個(gè)端口，一端口連本節(jié)點(diǎn)，另一端口連下一節(jié)點(diǎn)，如此級(jí)連，最大可連17個(gè)節(jié)點(diǎn)(使用直流耦合的RS-485)。兩端的網(wǎng)卡多余端口可以接上終結(jié)器。圖3所示為帶兩個(gè)RJ11連接器的網(wǎng)卡，不連的兩個(gè)端口接上了120W終結(jié)器。

星形總線結(jié)構(gòu)

星形總線布線是以HUB為中心，形成一種多星形互連在一起的結(jié)構(gòu)，如圖4所示。這種結(jié)構(gòu)之所以稱為總線是由于所有工作站共享公共電纜。

這種結(jié)構(gòu)可使用同軸電纜，也可使用雙絞線。在使用同軸電纜時(shí)，HUB可以是有源的，也可以是無(wú)源的。如果使用有源HUB，總線電纜便插入其端口之一，其余的端口連接工作站。工作站與有源HUB的最大距離為610米。

當(dāng)使用雙絞線時(shí)，需要使用有源HUB， HUB與文件服務(wù)器相連，工作站也與其直接相連。在這種方式下，服務(wù)器或工作站與有源HUB之間的距離最大可為1220米。網(wǎng)卡上不用的端口必須用93Ω的終結(jié)器短接。表1給出組網(wǎng)時(shí)網(wǎng)段允許最大長(zhǎng)度和單總線網(wǎng)段允許最大節(jié)點(diǎn)數(shù)(總線輸率為2.5Mbps)。

結(jié)語(yǔ)

利用COM20022實(shí)現(xiàn)令牌總線局域網(wǎng)有許多優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)時(shí)控制等領(lǐng)域，媒質(zhì)選擇靈活，組網(wǎng)方便，是一款優(yōu)秀的ARCNET控制器。目前在我單位研制的數(shù)字式車(chē)內(nèi)通信系統(tǒng)中得到了較好的運(yùn)用，在數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信都取得了較好的效果。