lonworks总线是由美国echelon公司推出的一种现场总线技术，由于lonworks控制网络的开放性、高速性、互操作性及其对现场环境的适应性，它已广泛应用于楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。lon总线的现场节点间采用lontalk协议。当工程师使用便携设备对现场节点进行检测或进行现场数据采集时，往往只能使用rs232串口。众所周知，rs232的传输速度最高只能达到9600kbps，这对实时性要求很高的现场数据采集来说远远不能满足要求。针对这一情况，笔者开发研制了lon总线的usb2.0接口卡。该卡提供的usb2.0接口使得数据的传输速度能提高到480mbps．并且向下完全兼容流行的usbl.1协议。

1 usb2.0的主要特点

usb协议的2.0版本于2000年4月推出，支持以下3种速度模式：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。它支持现存的所有usb设备．可以把usb1.1设备插入usb1.1的pc机接口，并且在电气上兼容usb1.1的连接线。

1.1 usb总线特点

◆数据传输速率高；

◆数据传输可靠；

◆同时挂接多个usb设备；

◆usb接口能为设备供电；

◆支持热插拔。

1.2 usb的新特性

usb还具有一些新的特性。如：实时性(可以实现和一个设备之间有效的实时通信)、动态性(可以实现接口间的动态切换)、联合性(不同的而又有相近特性的接口可以联台起来)和多能性(各个不同的接口可以使用不同的供电模式)。

2 lonworks接口卡硬件设计

2.1 lonworks接口卡通信原理及硬件结构

该接口卡的工作原理如下：接口卡由lon网接口模块和usb2.0接口模块组成，如图1所示，它采用双cpu技术，主cpu为usb2.0控制器cy7c68013内置的增强8051内核(该内核的运行速度是普通8051的5倍)，主要作为协议的转换模块，用来完成usb2.0协议与lontalk协议之间的转换，向上与便携pc机(或其它具有usb接口的便携设备)进行通信，向下与3150进行并口通信，辅cpu为tmpn3l50，主要起lon网接口的功能，作为通信协处理器使用，将从主cpu接收到的来自便携pc机(或其它具有usb接口的便携设备)的报文解析成lontalk协议报文并通过lonworks收发器传向lon网，或将从lon网上接收到的lontalk协议报文转发给主cpu，再由主cpu传向便携pc机(或其它具有usb接口的便携设备)。51cpu与neuron 3150采用并行方式通信。neuron芯片的11个i/o有34种可选工作模式，其中包括并行i/o方式，该方式数据的最大传送速率可达3.3mbps。并口工作方式在数据传送速度方面的优势，使得neuron芯片与51cpu完成大数据量的传送成为可能。它们之间的数据传输是通过运用“虚写令牌传递机制”实现的，拥有令牌的一方拥有对数据总线的写控制权。

2. 2 lonworks接口卡硬件电路设计

该接口卡中，usb2.o控制器采用cypress公司推出的usb2.0控制器cy7c68013，它是usb2.0的完整解决方案。该芯片包括带8.5kb片上ram的高速8051单片机、4kb fifo存储器以及通用可编程接口(gpif)、串行接口引擎(sie)和usb2.o收发器。它无需外加芯片即可完成高速usb传输，性价比较高。智能串行接口引擎(sie)执行所有基本的usb功能，将嵌入式mcu解放出来用于实现专用的功能，井保证其持续高性能的传输速率。通用可编程接口(gpif)允许它“无胶粘接”，即可与任何asic或dsp进行连接，并且还支持所有通用总线标准，包括ata、utopia、epp和pcmcia。它完全适用于usb2.0，并向下兼容usb1.1。

3150芯片选用toshiba公司生产的tmpn3150。3150片内存储器的地址范围是e800h～fffh，包括2kb的sram和512b的eeprom。3150可以外接存储器，如ram、rom、eeprom或flash，其地址范围是0000h～7ffh。根据一般应用的性能和成本要求，3l50的外部存储器采用flash和ram。flash选用is61c256ah-15n，ram选用at29c512。61c256和29c512的地址范围通过逻辑门电路根据neuron芯片的地址线和控制线e来确定。51与3l50采用3150的并口通信方式，将neuron芯片的io0～io7作为8根数据线与51cpu的pb（pb0-pb7）口相连-108作为片选信号线e§）与51cpu的pco口相连．io9作为数据读/写信号线(r/w)与51cpu的pc6口(写信号)相连。io10作为握手信号线(hs)与51cpu的pc1口相连。

为提高增加接口卡的可靠性及稳定性，本设计增加了一个锁存器，完成复位接口的功能。当3150芯片复位时，通过锁存器将复位信号传送给cy7c68013内置的8051处理器，8051接到复位信号自动复位，并马上清锁存器，其接线如图2所示。在并口通信中，8051与3150同步非常重要，要完成并口通信，8051首先要与3150达到同步且同步操作必须在3150复位时进行。8051只在初始化程序时才与3150进行同步操作。因此完成同步后，每当3l50由于误操作或错误运行而造成复位