（海思技术部供稿）
作为LonWorks技术中国领航企业，海思在全力研发Lonworks产品供应市场以满足用户需求的同时，向国内用户介绍LonWorks技术的先进性，以及应用开发所需具备的基础知识等方面，海思更是尽心尽力。下面向大家全面介绍LonWorks总线技术的核心，帮助大家认识LonWorks总线技术。
美国埃施朗公司上世纪九十年代研发、推出的LonWorks(Local Operating Network)总线技术是一个开放的、全分布式监控系统专用网络平台技术，以其独特的特点已成为目前所有现有的现场总线网络功能最为强大，市场效率最高的总线，其技术已被我国多部国家规范所采纳。它使用了具有分布控制与通信联网功能的大规模集成的神经元芯片构成各个智能监控节点，通过网络收发器及网络通信媒体将各节点构成全分布式局部操作网络。
一.LonWorks网络技木特点
1.智能节点作为现场总线网络控制器；
2.多种网络拓扑结构：总线形、星形、环形、自由形；
3.多种网络系统结构：主从式、对等式及Client/ Server式；
4.多种传输媒体：双绞线、动力电源线、无线、光纤、红外、电话线等；
5.介质访问方法：带预测和优先级的P—坚持CSMA(Carrier Sense Multiple Access，载波监听多路访问)；
6.网络通信协议：基于IS0/OSI七层参考模型的网络通信协议——LonTalk通信协议，系统开放；
7.同异型网络的互连方便。
二. LonWorks网络的结构模型
LonWorks采用开放式ISO/OSI模型的全部七层通讯协议结构，具备了局域网的基本功能,与异型网的兼容性比任何现存的现场总线都好，被誉为通用控制网络，它还提供了与LAN的接口，从而实现了二者的有机结合。
其各层功能如下表所示。
三.LonWorks的通讯介质访问控制方式
当某一节点有信息要发送而试图占用通道时，首先在一个固定的周期Beta l检测通道是否处于网络空闲。为了支持优先级，还要增加优先级时间片，优先级越高的所加的时间片就越少。随后再根据网络积压参数BL产生一个随机等待时间片w，按理拾到w之间的随机数W=BL*16。当延时结束时，网络仍空闲，节点以概率p=1/w发送报(如下图)。
四.LonWorks网络的技术组成
一个典型的现场控制节点主要包括以下几部分功能模块：应用CPU、I/O处理单元、通信处理器、收发器和电源。 LonWorks以Neuron神经元芯片为核心组成智能控制节点，典型使用神经元芯片的现场控制节点如下图：
五.神经元芯片
Lonworks的核心是Neuron神经元芯片。它包括一套完整的通信协议，即LonTalk协议。使用CMOS CLSI技术高度集成，每个神经元芯片有唯一的48位ID地址，内部含有3个8位的CPU：第一个CPU为介质访问控制处理器，处理LonTalk协议的第一层和第二层;Neuron芯片的编程语言为Neuron C，它是从ANSI C中派生出来的，并对ANSI C进行了删减和增补。第二个CPU为网络处理器，它实现LonTalk协议的第三层至第六层;第三个CPU为应用处理器，实现LonTalk协议的第七层，执行用户编写的代码及用户代码所调用的操作系统服务。所以这个芯片即是一个网络通信处理器，又是一个应用程序处理器，实现了完整的Lonworks的LonTalk通信协议。
神经元芯片的结构框图如下图所示
六.LonWorks路由器
透明地支持多种传输媒介是LonWorks技术中一项独特功能，它使得开发者选择最适合他们需求的传输媒介和通信方法。这种多介质的支持是通过路由器实现的。路由器能够用于控制网络交通和分割网络，增加网络吞吐量和容量。它使LonWorks总线突破了传统现场总线的限制，使其通信不受通信介质、通信距离和通信速率的限制。
LonWorks路由器包括中继器、桥接器等。
采用RTR-10路由器核心模块构成的路由器框图如下所示。
七.LonWorks 通信协议
LonWorks技术采用LonTalk通信协议，该协议为七层协议，通过网络变量直接面向对象通信。该协议具有以下特点：
1.发送的报文都是很短的数据，一般是几个字节到几十个字节；
2.通信带宽不高，一般从几kb/s到20Mb/s；
3.网络上各节点往往是低成本、低维护的单片机；
4.多节点；
5.多介质；
6.可靠性高；
7.实时性高。
LonTalk协议的网络地址采用三层结构，即：域(Domain)、子网(Subnet)和节点(Node)。
域：为第一层结构，它保证在不同域中通信的彼此独立性。
子网：为网络地址结构的第二层，每一个域最多有255个子网，一个子网可以是一个或多个通道的逻辑分组。
节点：为网络地址的第三层，每个子网最多可以有127个节点。
所以一个域最多可以有255×127=32385个节点。
八.LonWorks 收发器
LonWorks技术的一个重要特征是它支持多种介质通信。根据通信介质的不同，LonWorks技术可分为以下多种总线收发器：
1.双绞线收发器
双绞线是使用最为广泛的一种介质，用于双绞线介质的收发器主要以下三种：
A.直接驱动收发器
直接驱动是使用神经元芯片的通信端口作为收发器，同时加入电阻和瞬态抑制器作为电流限制和ESD保护 。
这种方式适合于网络上的所有节点在同一个大设备中使用同一个电源。
B.EIA-485收发器
EIA-485接口是现场总线中常用的电气接口，LonWorks同样也支持该电气接口。使用EIA-485共模电压比直接驱动要好，但不如变压器耦合驱动。
C.变压器耦合驱动收发器
变压器耦合驱动能满足系统的高性能、高共模隔离要求，并具有噪声隔离的作用 。目前相当多的网络收发器采用变压器耦合的方式。
D.电源线收发器
电源线是指通信线和电源线缆共用一对双绞线。使用电源线的意义在于所有节点通过一个48V直流中央电源供电，这对于一些电力资源匮乏的地区具有非常重要的意义;同时采用通信线和电源线缆共用一对双绞线可以节约一对双绞线，也便于系统的安装和维护。由于电源线收发器采用的是直流供电，可以和变压器耦合的双绞线直接连接。
E.电力线收发器
电力线接收器是将通信数据调制成载波信号或扩频信号，然后通过耦合器耦合到220V或其他交直流电力线上，甚至是没有电力的双绞线。这种方式减少了施工布线等建设费用，是一种将神经元节点加入到电力线中简单、有效的方法。
但该方法会遇到电力线通信的普遍问题——电力线间歇性噪声大等问题，因此需要采用一定的技术加以解决。
5.其他收发器
除上述收发器外，LonWorks技术中还广泛采用无线收发器、光纤收发器等，以满足特殊情况需要。
九.LonWorks技术的应用
目前LonWorks技术己经被广泛应用在智能大厦、家庭自动化、保安系统，办公设备、运输设备、工业过程控制等行业，成为发展最快的现场总线之一，尤其在建筑领域，该技术已成为国际公认的标准。
上图所示的是两级Lonworks网络结构形式,一路是路由器，一路是智能节点，它将每一用户设计为一个 Lonworks智能节点，由该智能节点对用户内各部件进行实时监控，完成控制系统的大部分功能。
Lonworks 总线技术规定：一个Lonworks网络最多可以有255个子网，而每个子网最多可以有127个节点。
在上述结构中，每127个节点需要一个路由器以支持更多的节点。所以Lonworks网络其节点数最多可以达到 255 ×127= 32385。
