摘要：由Ｃｙｐｒｅｓｓ公司和Ｔｏｓｈｉｂａ公司制造的神经元芯片ＣＹ７Ｃ５３１２０是组成ＬｏｎＷｏｒｋｓ控制网络的。其芯片内集成了介质访问控制、网络管理、控制应用等三个处理器，且内嵌ＬｏｎＴａｌｋ协议，并在ＲＯＭ固件映像中包含先编好的Ｉ／Ｏ驱动程序和网络操作系统。文中介绍了ＣＹ７Ｃ５３１２０的内部结构、特点及具体应用。

　　１　概述

　　ＣＹ７Ｃ５３１２０神经元芯片内集成了三个处理器，这是ＬｏｎＷｏｒｋｓ控制网络的单元，网络中所有节点的介质访问控制、网络管理、控制应用均由它完成。ＣＹ７Ｃ５３１２０的工作电压为５Ｖ，时钟频率为１０ＭＨｚ（ＣＹ７Ｃ５３１２０Ｅ２）、４０ＭＨｚ（ＣＹ７Ｃ５３１２０Ｅ４）。片内有２ｋ（ＣＹ７Ｃ５３１２０Ｅ２）、４ｋ（ＣＹ７Ｃ５３１２０Ｅ４）字节的ＥＥＰＲＯＭ和２ｋ字节的ＳＲＡＭ以及１０ｋ（ＣＹ７Ｃ５３１２０Ｅ２）、１２ｋ（ＣＹ７Ｃ５３１２０Ｅ４）字节的ＲＯＭ。其内嵌的低压检测电路可用于防止电源电压降低过程中的不正确操作和错误写入。另外，ＣＹ７Ｃ５３１２０还内嵌ＬｏｎＴａｌｋ协议通信协议，并在ＲＯＭ固件映像中包含预先编好的Ｉ／Ｏ驱动程序和一个完整的网络操作系统。ＣＹ７Ｃ５３１２０这些特征使得它非常适合于组成现场监视控制网络。

　　ＣＹ７Ｃ５３１２０的主要特点：

　　●１１个可编程Ｉ／Ｏ引脚；

　　●内嵌２个１６位的可编程定时器／计数器；

　　●具有３４种不同类型垢Ｉ／Ｏ功能，可处理大量的输入和输出；

　　●ＲＯＭ固件映像中包含预先编好的Ｉ／Ｏ驱动程序，大大简化了应用程序的编写；

　　●２个ＣＰＵ用来处理内嵌的通信协议。通信ＣＰＵ与应用ＣＰＵ可并行工作；

　　●内嵌ＬｏｎＴａｌｋ协议，协议支持ＩＳＯ（国际标准化组织）所定义的ＯＳＩ（开放系统互连）参考模型的全部７层服务；

　　●ＲＯＭ固件映像中包含一个完整的网络操作系统，可大大简化应用程序的编写；

　　●内嵌双绞线收发器；

　　●通信模式和通信速率可支持不同类型的外部收发器；

　　●通信端口收发器模式和逻辑地址的信息都存储在ＥＥＰＲＯＭ中；

　　●应用程序可存储在ＥＥＰＲＯＭ中，并可通过网络来更新应用；

　　●内嵌看门狗定时器；

　　●每个芯片都有的ＩＤ号。此ＩＤ号可用于网络的逻辑安装；

　　●支持睡眠工作模式，以达到节能的目的；

　　●具有高阻抗通信端口（ＣＰ０～ＣＰ３）。

　　２　ＣＹ７Ｃ５３１２０的结构

　　ＣＹ７Ｃ５３１２０的内部结构如图１所示。它主要由处理器单元、应用Ｉ／Ｏ口和通信端口三部分组成。

　　２．１　处理器单元

　　ＣＹ７Ｃ５３１２０芯片内集成有三个处理器，其中一个执行用户应用程序，另两个用于完成网络任务。三个处理器的功能信内部共享存储器区域之间关系如图２所示。

　　ＣＰＵ－１是介质访问控制（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ－ＭＡＣ）处理器，负责处理７层ＬｏｎＴａｌｋ协议的第１层和第２。ＣＰＵ－１的处理功能包括驱动通信子系统硬件和执行介质访问算法。ＣＰＵ－１和ＣＰＵ－２使用可共享存储区中的网络缓冲区相互通信。

　　ＣＰＵ－２是网络处理器，用来实现ＬｏｎＴａｌｋ协议的第３～６层。ＣＰＵ－２负责处理网络变量、寻址、事务处理、证实、背景诊断、软件定时器和网络管理。ＣＰＵ－２使用网络缓冲区与ＣＰＵ－１通信，并使用应用缓冲区与ＣＰＵ－３通信。这些缓冲区也位于共享存储区中。当更新共享数据时，对这些缓冲区的访问是由硬件信号装置协调的，因为这样可以避免冲突。

　　ＣＰＵ－３是应用处理器，用来执行用户编写的代码，并执行应用程序代码所调用的操作系统服务。使用的编程语音是Ｎｅｕｒｏｎ　Ｃ，Ｎｅｕｒｏｎ　Ｃ派生于ＡＮＳＩ　Ｃ语言，并对ＡＮＳＩ　Ｃ语言进行了优化和增强，并能使用ＬｏｎＷｏｒｋｓ分布式控制系统的应用程序。

　　２．２　应用Ｉ／Ｏ口

　　ＣＹ７Ｃ５３１２０具有１１个Ｉ／Ｏ引脚（ＩＯ０～ＩＯ１０），提供有３４种编程方式，并可通过编程支持不同的Ｉ／Ｏ对象，如电平、脉冲、频率、编码等各种信号模式，以及直接Ｉ／Ｏ对象、定时器／计数器Ｉ／Ｏ对象、串行Ｉ／Ｏ对象、并行Ｉ／Ｏ对象等。另外，２个１６位定时器／计数器可用于频率和定时Ｉ／Ｏ。由固件产生的１５种软件定时器并不占用应用处理器的运算时间，而由完成网络功能的处理器实现。因此，用户可直接使用软件定时器，而不必考虑其具体操作。

　　２．３　通信端口

　　由ＣＰ０～ＣＰ４组成的通信接口可以工作在单端、差分模式或特殊模式，这些模式可直接驱动，也可外接变压器驱动或外接４８５总线驱动。其传输速率的选择范围为０．６ｋｂｐｓ～１．２Ｍｂｐｓ。

　　３　引脚功能

　　ＣＹ７Ｃ５３１２０具有３２脚ＳＯＩＣ和４４脚ＴＱＦＰ两种封装形式，图３和图４分别为ＳＯＩＣ封装和４４脚ＴＱＦＰ封装的引脚排列。各引脚的功能说明见表１所列。

　　表1 TMPN3210FE5M的引脚描述p100

　　图５所示是基于Ｎｅｕｒｏｎ芯片的应用系统，该系统由Ｎｅｕｒｏｎ芯片、收发器和应用电路等部分构成。

　　其中Ｎｅｕｒｏｎ芯片主要用于实现ＬｏｎＴａｌｋ协议服务，并执行节点中的应用程序。而收发器其实是连接Ｎｅｕｒｏｎ芯片和通信介质之间的接口，可用来支持双绞线、电力线、无线射频、光纤及红外等多种介质的通信。应用电路是连接Ｎｅｕｒｏｎ芯片的Ｉ／Ｏ引脚到诸如传感器、执行器、键盘、显示器等Ｉ／Ｏ设备所需的电路。可以按照不同的应用要求来配置Ｉ／Ｏ对象和编制Ｎｅｕｒｏｎ　Ｃ应用程序，以控制该应用系统的工作，并实现网络通信功能。

　　从图５所示的应用系统可知：Ｎｅｕｒｏｎ芯片的Ｉ／Ｏ可通过应用电路输入或输出数据与外界接口。借助于Ｎｅｕｒｏｎ芯片固件中的ＬｏｎＴａｌｋ支持协议，Ｎｅｕｒｏｎ芯片可通过收发器实现与网上其它应用系统的双向数据通信。Ｎｅｕｒｏｎ芯片的强大功能和灵活结构，使其可以非常方便地组建分布式应用网络系统。

　　请登陆: 维库电子市场网（www.dzsc.com） 浏览更多信息