本文描述的網(wǎng)絡打印服務器（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，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，構成一個分布式控制系統(tǒng)。Lonworks網(wǎng)絡技術是由Echelon公司開發(fā)的一種現(xiàn)場總線網(wǎng)技術，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、通信等領域得到了廣泛的應用。其采用的LonTalk協(xié)議完全支持OSI/ISO網(wǎng)絡協(xié)議參考模型從物理層直至應用層的全部7層服務。Toshiba公司的TMPN3150/3120神經(jīng)元芯片內(nèi)嵌了LonTalk協(xié)議，LonTalk協(xié)議和一個網(wǎng)絡操作系統(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硬件設計采用Toshiba公司的TMPN3150神經(jīng)元芯片，應用程序開發(fā)和調(diào)試工具為Echelon公司的NodeBuilder，其編程語言為Neuron C語言。NPS能夠與多達64個其他智能設備（ID—Intelligent Device）構成總線型網(wǎng)絡，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)結構如圖1所示。

1 NPS硬件設計

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)器構成Lon-works網(wǎng)絡接口;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應用程序設計

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)絡尋址為domain：subnet：node方式。網(wǎng)絡通信采用顯示報文格式。

2.1 應用程序運行機制

TMPN315081AF神經(jīng)元芯片固化了LonTalk的全部七層協(xié)議，位于應用層的調(diào)度程序（Scheduler）負責目標應用程序的啟動、任務調(diào)度運行，并且任務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的應用程序中實現(xiàn)了以下事件（Events）及其對應任務的功能。

（1） reset事件

完成NPS的網(wǎng)絡地址設置，建立Lonworks網(wǎng)絡的域和地址，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)絡更新，毫秒級定時器mAddrTr事件對應的任務通過廣播報文查詢網(wǎng)絡上的節(jié)點地址，并更新程序中的所有節(jié)點列表。節(jié)點結構定義如下：

typedef struct

{ unsigned int ID_num;//唯一ID

char ID_descrip［32］;//描述網(wǎng)絡地址，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?，詢問網(wǎng)絡上的節(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，其對應的任務接收報文，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when（iO_in（Print_Busy）==0）{…}，就是當打印機一旦空閑，就啟動打印任務，把程序中打印緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)輸出到打印機。整個NPS應用程序的運行機制如圖3所示，每個任務在執(zhí)行時都調(diào)用相應的函數(shù)來完成預定功能，函數(shù)代碼不在此詳述。

2.2 應用程序通信協(xié)議

之所以單獨提出這個問題，是因為通訊協(xié)議對網(wǎng)絡應用程序至關重要。本文中，NPS和其他智能節(jié)點間的應用層通信協(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，應該定義自己的用戶數(shù)據(jù)規(guī)約。

最后，應用程序在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)絡打印功能。

3 結 論

Lonworks網(wǎng)絡技術是一種高抗干擾性、高性價比的現(xiàn)場總線網(wǎng)技術，本文NPS設計之所以采用這種技術就是考慮到工業(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的設計進行較詳盡地描述，希望對從事Lonworks網(wǎng)絡技術開發(fā)應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。