本文描述的網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器(NPS)可以為工業(yè)現(xiàn)場的多個智能裝置提供可靠的打印共享服務(wù)，極大地節(jié)約了系統(tǒng)成本；并且還可以方便地對NPS的功能進一步擴充，構(gòu)成一個分布式控制系統(tǒng)。Lonworks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[1]是由Echelon公司開發(fā)的一種現(xiàn)場總線網(wǎng)技術(shù)，具有通信可靠、抗干擾能力強的優(yōu)點，使其在航天控制、工業(yè)過程控制、樓宇自動化、通信等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其采用的LonTalk協(xié)議完全支持OSI/ISO網(wǎng)絡(luò)協(xié)議參考模型從物理層直至應(yīng)用層的全部7層服務(wù)。Toshiba公司的TMPN3150/3120神經(jīng)元芯片[2]內(nèi)嵌了LonTalk協(xié)議，LonTalk協(xié)議和一個網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)作為神經(jīng)元芯片的固件提供給用戶，方便了用戶開發(fā)。神經(jīng)元芯片支持多種通信介質(zhì)、多信道和多種通信速率。NPS硬件設(shè)計采用Toshiba公司的TMPN3150神經(jīng)元芯片，應(yīng)用程序開發(fā)和調(diào)試工具為Echelon公司的NodeBuilder[3]，其編程語言為Neuron C語言L4,5]。NPS能夠與多達64個其他智能設(shè)備(ID—Intelligent Device)構(gòu)成總線型網(wǎng)絡(luò)，通信介質(zhì)為雙絞線，通信速率在78kbps時最大通信距離為1 200 m。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 NPS硬件設(shè)計
    如圖2所示，NPS采用1塊TMPN315081AF神經(jīng)元芯片，配置1片64K×8位Flash存儲器作為程序存儲器和1片128K×8位RAM作為數(shù)據(jù)存儲器；神經(jīng)元芯片的CP0～CP4雙向通信接口和78kbps的收發(fā)器構(gòu)成Lon-works網(wǎng)絡(luò)接口；TMPN315081AF神經(jīng)元芯片I/O引腳的功能可通過程序靈活配置。在此，I/00～I/07引腳接打印機接口的8位數(shù)據(jù)線，I/08引腳接打印機選通線(STRB)，I/09接打印機的“Busy”信號線，并要在應(yīng)用程序中用如下Neuron C語句配置：
    IO_0 output byte PrintData；
    IO_8 output bit PrintStb；
    IO_9 output bit PrintBusy；。

2 NPS應(yīng)用程序設(shè)計
    NPS與各個智能節(jié)點之間為主從方式，通過查詢完成工作。網(wǎng)絡(luò)尋址為domain：subnet：node方式。網(wǎng)絡(luò)通信采用顯示報文格式。
2.1 應(yīng)用程序運行機制
    TMPN315081AF神經(jīng)元芯片固化了LonTalk的全部七層協(xié)議[2]，位于應(yīng)用層的調(diào)度程序(Scheduler)負責目標應(yīng)用程序的啟動、任務(wù)調(diào)度運行，并且任務(wù)運行必須有一個特定的事件來觸發(fā)。根據(jù)這個調(diào)度機制，本文在NPS的應(yīng)用程序中實現(xiàn)了以下事件(Events)及其對應(yīng)任務(wù)的功能。
(1) reset事件
    完成NPS的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)置，建立Lonworks網(wǎng)絡(luò)的域和地址，并完成打印機初始化工作。
(2)timer_expires事件
    在程序中定義了3個周期性定時器：
    stimer repeating sNetUpDTr=12；
    mtimer repeating mAddrTr=300；
    mtimer repeating mPollTr=1000；。

    秒級定時器sNetUpDTr啟動網(wǎng)絡(luò)更新，毫秒級定時器mAddrTr事件對應(yīng)的任務(wù)通過廣播報文查詢網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點地址，并更新程序中的所有節(jié)點列表。節(jié)點結(jié)構(gòu)定義如下：
typedef struct
{ unsigned int ID_num；//唯一ID
char ID_descrip[32]；//描述網(wǎng)絡(luò)地址，定義在Neu-ron C的addrdefs.h文件中msg_out_addr ID_dest_addr；   
}ID_INFO；
    毫秒級定時器mPollTr事件激發(fā)查詢?nèi)蝿?wù)，詢問網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點是否有打印信息。
(3)msg_arrives事件
    當收到報文時，此事件為真，其對應(yīng)的任務(wù)接收報文，根據(jù)報文類型字段，可以區(qū)分是命令報文還是欲打印數(shù)據(jù)報文。
(4)iO_in()事件
    在程序中對應(yīng)when(iO_in(Print_Busy)==0){…}，就是當打印機一旦空閑，就啟動打印任務(wù)，把程序中打印緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)輸出到打印機。整個NPS應(yīng)用程序的運行機制如圖3所示，每個任務(wù)在執(zhí)行時都調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)來完成預(yù)定功能，函數(shù)代碼不在此詳述。
2.2 應(yīng)用程序通信協(xié)議
    之所以單獨提出這個問題，是因為通訊協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序至關(guān)重要。本文中，NPS和其他智能節(jié)點間的應(yīng)用層通信協(xié)議為兩級協(xié)議：第一層，顯式報文嚴格按照Neu-ron C定義的格式、填寫報文的個字段；第二層，對顯式報文中的數(shù)據(jù)段，應(yīng)該定義自己的用戶數(shù)據(jù)規(guī)約。
    最后，應(yīng)用程序在NodeBuider環(huán)境下編譯、連接后生成可執(zhí)行文件，寫入到Flash存儲器，經(jīng)變電站現(xiàn)場調(diào)試和測試，NPS能夠可靠地完成網(wǎng)絡(luò)打印功能。

3 結(jié) 論
    Lonworks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種高抗干擾性、高性價比的現(xiàn)場總線網(wǎng)技術(shù)，本文NPS設(shè)計之所以采用這種技術(shù)就是考慮到工業(yè)現(xiàn)場往往具有很強的電磁干擾。從硬件、編程和開發(fā)工具對NPS的設(shè)計進行較詳盡地描述，希望對從事Lonworks網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的讀者能稍有裨益。本裝置與變電站測控單元、保護單元配套，經(jīng)過現(xiàn)場驗證，工作穩(wěn)定可靠。