基于AT89S52的Profibus-DP从站的设计与实现

kajchild

摘要:自2006 年Profibus现场总线成为我国现场总线的国家标准( CB/T 20540-2006)以来, Profibus-DP从站的开发已逐渐成为当
% P4 u' u/ |% n/ x* ^今工业自动化控制及仪表领域的研究热点。针对该热点讨论了采用AT89S52 和协议芯片SPC3设计了Profibus-DP从站,分别从Profi-
& [8 M- `( @3 `% v8 Y8 h* ^bus-DP从站的硬件设计、软件设计和组网调试三方面展开较详细的讨论，并进行了组网调试。结果表明,该从站能够稳定可靠地运
行,有力地促进了Profibus-DP现场总线的推广应用。
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7 {9 Q: l" s4 Z+ y* y关键词: Profibus 现场总线  单片机  工业通信   V0接口  GSD 文件
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0引言
9 R+ [. E* Q: ]6 c在现有的各种现场总线中，Profibus总线占有很大
9 U" V; T! S! r: q: j的市场份额,并提供了DP、PA和FMS三种协议类型。
1 Q8 `0 H* W3 @Profibus作为开放式现场总线标准,用户可以根据自己
的实际需求开发相应的从站模块,尤其是随着2006年.
11月Profibus现场总线正式成为我国现场总线国家标
4 C2 I2 l( p5 l" U4 K准( GB/T 20540-2006)，Profibus-DP从站的开发已逐渐
成为当今工业自动化控制及仪表领域的研究热点。
Atmel公司的AT89S52是采用非易失性技术生产
的低电压、高性能CMOS单片机,并且具有外扩总线接
口,特别适合与Profibus协议芯片SPC3共同构建Pro-
fibus-DP从站(简称DP从站)。
- g0 W+ T( Z% G  x0 S/ z1 Profibus-DP 从站总体设计
Profibus-DP从站按接口类型主要分为开关量输
7 I9 C  ~. ]- M, m! l) `0 E人/输出从站和模拟量输入/输出从站,以上两种DP
! g9 _% R2 w5 S- m/ W9 T从站在硬件上的相同点是均采用单片机和协议芯片实
- c' H! @: O+ w: r& K. L现对输人/输出接口的信号进行处理;不同点在于从站
处理的信号分别为开关量信号和模拟量信号,输入/输
出接口形式不同。基于以，上原因,本文以模块化设计
& t* n8 ^7 l1 u; b. }2 D3 V6 p; O$ r思想,讨论了“接口板+主机板"Profbus-DP从站设计
与实现,从站总体结构示意图如图1所示。
- j0 L/ p4 T5 J3 p5 H# t) l主机板主要完成与Profibus-DP主站的通信和系
统控制,并执行相关V0口子程序;接口板受主机板控
制完成系统信号的采集和输出;主机板和接口板之间
# A8 C( G3 A) ~& e通过扁平电缆进行连接。
, A5 z0 S4 Y: `  r以上方案不同接口板可以使用相同的主机板,从
, b+ z5 b6 t+ `/ k# _, s2 {2 M. A而可以降低研发成本;同时模块化设计可以使主机板
和接口板在功能上分离,方便了DP从站硬件电路的
% A1 p6 o- S+ [* ]! A调试;模块化设计方案还可以为从站的功能扩展提供
! e& y, }% p" _& {空间,例如DP从站的应用发生变化时,只需对接口板
进行重新设计,主机板无需重新设计。
$ P% A0 Y0 i& m1 a2 Proflbus-DP 从站硬件设计
Profibus-DP从站硬件设计主要包括:主机板设计、
! x# A+ @2 e6 FAI接口板设计、AO接口板设计、DI接口板设计和DO
# @: ^3 r) C5 U  h4 a" j接口板设计。
, ]! M) D" W$ P! o# _9 N2.1主机板设计
7 `) [1 `7 `& e; b' _主机板硬件结构如图2所示。其中SPC3是Sie-
mens公司生产的一种用于Profibus-DP从站的智能通
$ B- C/ ^1 `% H+ y6 A* ]5 ^+ o信芯片,其内部结构如图3所示。SPC3 集成了大部分
, u6 L" m% i5 `" N# C4 e的Profibus-DP协议，SPC3 通过它的双口RAM与微处理
器交换数据,微处理器操作SPC3芯片就像操作它的外
  q5 ^, E+ {8 s% A, z% W部RAM。DP通信的服务存取点由SPC3自动建立,各
种报文信息呈现在用户面前是不同BUF的内部数据,.

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金色传说

Atmel公司的AT89S52是采用非易失性技术生产的低电压、高性能CMOS单片机

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