名稱:基於COM20022的10Mbps令牌匯流排區域網
摘要：本文介紹如何利用 COM20022實現令牌匯流排區域網。
引言
匯流排區域網的匯流排爭用使得它不適合於一些對時間有嚴格要求的實時控制系統，而 ARCNET(Attached Resource Computer NET)具有可靠性高、通信速率高、可確定的網路性能以及遠距離通信能力等特點，是一種理想的現場匯流排技術。它具有以下 3個突出優點：第一，它採用令牌傳遞協議保證在確定的時間內完成消息的傳輸；第二，它支持長度可變的數據幀 (0~507位元組 )，額外開銷小，加上其匯流排速率高 (可達 10Mbps)，使得其對短消息有良好的響應能力；第三，內置的 16位 CRC校驗和數據鏈路層協議使得其有較高的可靠性和軟體操作簡單。 ARCNET網路在物理上是一個匯流排網，而邏輯上卻是一個令牌環。 COM20022是 SMSC公司的一款高速率嵌入式 ARCNET控制器，利用 COM20022容易實現 10Mbps令牌匯流排區域網。
COM20022
COM20022支持匯流排速率最高可達 10Mbps，速率可以在寄存器中設置。能夠支持多種微處理器，數據匯流排口寬 8/16位可選，集成了 2K位元組的雙埠 RAM，新增了可編程 DMA通道。軟體可編程節點 ID號，支持最大 255個節點。增加或減少節點時網路自動重構，支持重複節點 ID檢測。網路上所有的節點按節點 ID由小到大的順序構成一個邏輯環路，令牌沿著邏輯環在各個節點之間傳遞，獲得令牌的節點就可以發送一個數據幀，如果沒有數據發送，則令牌傳遞給相鄰的下一個邏輯節點。令牌循環傳遞，為各個節點提供平等的網路訪問服務。
圖 1 COM20022和 8051的介面
圖 2同軸電纜連接的令牌匯流排區域網
圖 3雙絞線連接的令牌匯流排區域網
圖 4星形匯流排結構的令牌匯流排區域網
COM20022和微處理器的介面
COM20022為了能適配更多的微處理器的類型，而不增加額外引腳，它具有自動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。接入的匯流排有複合方式和非複合方式兩種。 COM20022是通過地址線 A0的狀態來確定其數據匯流排的類型的。若 A0接地， COM20022為複合匯流排；若 A0接微處理器的地址線 A0，則 COM20022為非複合匯流排。
下面是 COM20022確定其數據匯流排類型的初始化程序：
unsigned char Com20022Init(COM20022_CONFIG xdata *cfg)
...
/*intialize the bus type of the Com20022*/
TO_ADDR_LO_REG( 0 ); /*奇地址寫操作 */
temp = FROM_ADDR_LO_REG( ); /*奇地址
讀操作 */
...
首先對 COM20022的奇地址寄存器進行一次寫操作，然後進行一次讀操作。一旦匯流排類型被確定， COM20022將會保持這種介面模式不變，直到下次複位為止。
COM20022網路介面驅動晶元
COM20022在互聯時，距離非常近時可以不加驅動器，比如同一個儀器的內部。兩個或多個 (不超過 255個 )ARCNET設備需要連接時，就需要加上驅動器。圖 2和圖 3中都是用 75176，這是一個直流耦合 RS-485驅動器。由於 RS-485介面比較簡單，只需要 5類雙絞線就可以傳輸，所以安裝和維護都比較方便。為了更方便選擇傳輸媒質，還可以使用 SMSC的 HYC9088A，這是一個雙絞線和同軸電纜兼容的驅動器，但是它只支持最高 2.5Mbps匯流排速率。如果需要傳輸距離更遠時，可以使用光纖收發器，傳輸距離可達一公里以上。
組網
利用 COM20022可以做網卡，插入計算機的擴展槽，用連接電纜讓所接入的計算機組成令牌匯流排區域網，也可以利用 COM20022做數據傳輸設備實現點到點或點到多點的數據傳輸。為了更好的組網，也可以使用 HUB來擴展網路。 HUB分為兩類，一類是無源 HUB，一類是有源 HUB。無源 HUB價格便宜。無源 HUB一般有 4個埠，用來連接星形結構的同軸電纜收發器。有源 HUB實際是一種電路中繼器，可以使用多種連接介質互聯。覆蓋範圍遠比無源 HUB遠，能隔離電纜故障和防止信號反射，常用於分散式星形網路。組網時，還需要用到終結器，使用同軸電纜時，任何不用的無源 HUB埠或電纜都要用 93Ω的終結器終結；使用雙絞線時，終結器插入位於電纜末端的網卡上，終結器阻值為所用雙絞線的特性阻抗的值。網卡、 HUB、終結器三者具備后，就可以組網了，所組成的網路就是令牌匯流排區域網。
ARCNET令牌匯流排區域網布線方式主要有兩種：一種是匯流排型，另一種是星型匯流排型。
匯流排結構
同軸電纜為連接介質的匯流排結構與乙太網細纜方式相類似，如圖 2所示。 ARCNET匯流排最大長度 305米。可聯接的設備最多 8個。設備與匯流排的聯接通過 T型聯接器，該聯接器的頂部與電纜相連，底部與網卡相連。電纜兩端必須用 93W的終結器來終結。
當使用雙絞線為連接介質時，即適合這種介質的網卡有兩個埠，一埠連本節點，另一埠連下一節點，如此級連，最大可連 17個節點 (使用直流耦合的 RS-485)。兩端的網卡多餘埠可以接上終結器。圖 3所示為帶兩個 RJ11連接器的網卡，不連的兩個埠接上了 120W終結器。
星形匯流排結構
星形匯流排布線是以 HUB為中心，形成一種多星形互連在一起的結構，如圖 4所示。這種結構之所以稱為匯流排是由於所有工作站共享公共電纜。
這種結構可使用同軸電纜，也可使用雙絞線。在使用同軸電纜時， HUB可以是有源的，也可以是無源的。如果使用有源 HUB，匯流排電纜便插入其埠之一，其餘的埠連接工作站。工作站與有源 HUB的最大距離為 610米。
當使用雙絞線時，需要使用有源 HUB， HUB與文件伺服器相連，工作站也與其直接相連。在這種方式下，伺服器或工作站與有源 HUB之間的距離最大可為 1220米。網卡上不用的埠必須用 93Ω的終結器短接。表 1給出組網時網段允許最大長度和單匯流排網段允許最大節點數 (匯流排輸率為 2.5Mbps)。
結語
利用 COM20022實現令牌匯流排區域網有許多優點。在實時控制等領域，媒質選擇靈活，組網方便，是一款優秀的 ARCNET控制器。目前在我單位研製的數字式車內通信系統中得到了較好的運用，在數據傳輸和實時語音通信都取得了較好的效果。
