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嵌入式PROFIBUS-DP从站通信接口的设计

2011-01-14 10:16
姚看江湖
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     0引言

  目前国内对自动化产品(电器、仪表、驱动装置等)提出PROFIBUS通信功能要 求,主要来源于:

  (1)国外生产设备及技术的引进,特别是从欧洲引进的成套设备通常采用PROFIBUS现场总线 ,因此对国内配套产品提出了现场总线PROFIBUS通信功能的技术要求;

  (2)国内自动化系统厂家比较成功的、面向行业的控制系统,要求系统技术向现场总线技术 发展,同时也要求现场设备向智能化、网络化方向发展。

  基于上述需求,嵌入式PROFIBUS-DP从站通信接口的设计为自主开发具有PROFIBUS-DP通信功能产品的用户提供了一种快速、高效的解决方案。

  1实现方法

  (1)电路设计制作:使用PROFIBUS通信专用ASIC芯片SPC3实现协议相 关内容,选用合适的CPU,外围加带光电隔离的RS-485驱动;

  (2)单片机+Firmware软件:需要在单片机中编程(Firmware软件),实现单片机与ASIC的结合;

  (3)用户产品的CPU通过串行接口向PROFIBUS-DP从站通信接口板读/写输入/输出数据;PROFIBUS-DP从站通信接口板自动转换成PROFIBUS-DP协议与PROFIBUS主站通信;

  (4)编写GSD文件,搭建一个调试与测试平台进行PROFIBUS系统配置。

  2硬件设计

  嵌入式PROFIBUS-DP从站通信接口板(以下简称接口板)由CPU芯片、PROFIBUS 协议芯片SPC3及光隔RS485驱动等电路组成,如图1所示。

  

  接口板与用户模板采用串口连接,使用波特率选择开关可选择指定 的7种波特率(9600、19.2K、 38.4K、57.4K、115.2K、 230.4K、460、8K)中的一种;接口板需要用户模板 提供2组5 V电源(VCC/GND150 mA和5 V/0V-100 mA),分别作为接口 板的电源及光隔外电源,由16针插座J1引 入。信号A、B、RTS及5 V、0 V可直接引到用户模板PROFIBUS的D型插 头上(使用 PCB布线或软接线均可)。根据PROFIBUS产品测试技术规范,此接法引线或软接线 不宜过长,通常PCB引线不超过20 cm、软接线不超过 10 cm。

  如果PROFIBUS的D型插头与接口板之间需要更长的引线,可以从接口板上的10针插头J2引出 ,此时需要采用外接口转接板。

  用户模板PROFIBUS插头为孔型(famel)D型插头,与接口板16针插座连接如图2 所示。接口板CPU芯片采用普通的51单片机即可,考虑到PROFIBUS对速率的要求,推荐使用 高速率、低功耗的8位AVR单片机作为接口板CPU。

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