CY7C53120神经元芯片及其应用石油大学（华东）洪利


1　概述
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种不同类型的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，并可通过网络下载来更新应用；
　　●内嵌看门狗定时器；
　　●每个芯片都有唯一的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）。2CY7C53120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。三个处理器的功能及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（MediaAccessCon－trol－MAC）处理器，负责处理7层LonTalk协议的第1层和第2层。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。使用的编程语言是NeuronC，NeuronC派生于ANSIC语言，并对ANSIC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。
4　应用系统
　　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。供助于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。