|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
9 D5 B! `( X' a$ C8 f9 w
摘要:针对目前自动化领域两种流行的现场总线CAN和Profibus通信协议标准互不相容的问题，提出了一种基于单片机、SPC3 和
( p! w6 o' a' @0 a2 `2 Q( dSJA1000组建CAN- Profibus- DP总线桥的设计方案，以解决各总线协议标准相互协调与兼容的问题;文中重点阐述了单个CAN节点7 s/ a9 E# g. f$ v6 ?0 r; e i8 j
和单个Profibus-DP从站节点之间通信的硬件和软件设计与实现;该方法能很好地将CAN总线和Profibus-DP总线形成统一的多点测5 K2 W4 h" l, U" V4 m, f4 y3 I
控网络，具有通信速度快，稳定的性高、低成本等特点，可应用于具有一站多级或多站伺服机构的工业控制系统中.
0 N, Q/ |$ ~% p3 Y( o关键词:现场总线;总线桥; Profibus- DP; CAN
' W$ M6 o. J w0引言
9 u$ z% ]2 H6 L现场总线(field bus)是- -种应用于各种自动化领域的现, m0 Z, c' A f% l, r8 j6 @
场智能设备间实现双向串行多节点数字通信的通信网络，它是; l# y8 m; O. v3 d
工厂计算机网络到现场级设备的延伸。目前在全球范围内有几" {, I2 `. M* K( P& }/ H6 C4 H
十种不同的现场总线标准，但这些标准和协议存在着很大的差
% |3 k/ d( f6 M# v0 C, K异，给使用带来了复杂性，影晌了开放性和可互操作性.因4 l# ?( l$ ^" K, v/ w+ l9 _
此，研究不同现场总线系统的互联和协议的转换具有十分重要8 O. v6 j- J% E5 D' K& Y1 h
的意义，可以使用户在选择产品时有更大的灵活性。! U/ y E% x7 t/ M
CAN总线和Profibus总线是两种应用非常广泛的现场总
! |0 v+ g/ K% c7 k线凹。CAN总线价格低廉、通信方式灵活、抗干扰性好，适( R _5 G& c7 h! N5 G) x
用于工业控制领域的各个方面; Profibus523J 总线可分为DP. .
$ W: A; W$ ~6 wPA、FMS,其中以Profibus- DP应用范围最为广泛，它主要
9 k' r" f1 ]. }3 E应用于控制末端的传感器和执行器的高速数据传输，特点是速! Y' F8 I' c. [+ q) W, _) I/ F
度快、实时性好。由于CAN总线和Profibus总线的在数据链0 P2 y! K( O! W6 e M
路层的传输协议不同，使两种现场总线设备的通信不很畅通，
8 @' l8 g6 s$ ?2 l6 z8 C为此必须设计一总线桥以完成两者之间的协议转换。
* Q y9 L' D/ Y+ ~" s- N文中给出一种基于单片机的可实现CAN与Profibus- DP
' @. q7 z9 i( @6 V之间协议转换的低成本总线桥。& R* R* e# D! k4 N0 _ U
1设计方案6 U- M* h. ^" \* U! Z' s
1.1 设计原理$ D5 d- ^6 F [- w+ y
CAN总线和Profibus-DP总线以OSI模型为参考模型,
. F3 d) u' W2 z" l2 k0 ]
+ y1 g3 S9 V5 B都只定义了物理层和数据链路层，而省略了其余的3~7层，3 B3 z0 z4 {- |) t8 @. z$ _0 i
但是两者在数据链路层的规范和协议完全不同，所以要进行两
( B' @+ e. |+ ? D者之间的通信就必须进行协议转换]。如在CAN总线中，数, V- w9 \) y; v' O
据帧中的数据域为0~8个字节，而在Profibus- DP 总线中，( G! ^$ w8 `* m8 ]
数据字段长度是可变的，数据帧包括1~246个数据字节。因8 K! E$ d1 s9 G3 v8 b
此，总线桥的作用就是把- -种总线上传来的数据，经过解析数
6 V" Q$ _8 g4 n. {6 s! S( X据包后获取用户需要的信息，然后再按照另一种总线的协议对+ D. [+ P" J* N( \
其进行打包，然后发送到该总线对应的设备中去。) _6 y# d4 F$ j% u( K- i3 Q- I' k. \
1.2 总线桥结构) s: e9 m, {) ]( P G, s
CAN- Profibus- DP总线桥主要包括、CAN总线接口、
! M0 R: x7 Q! Q& ]! g. I4 PProfibus- DP总线接口、处理器控制电路、隔离电路以及总
! F' p: N( k, C0 U/ P& c& K线驱动电路，其硬件结构如图1所示。
( j' {/ {, \$ n: ?, _9 p4 h图1 CAN- PROFIBUS- DP总线桥的硬件结构' a7 }1 g R2 H) A, C+ E6 e% l
其中，系统微处理器选用单片机AT89C52; SPC3 是Pro-
" R D1 [3 L" Afibus- DP的专用通信芯片，内部集成了完整的DP协议，最
) C: ~5 [9 N6 |5 Y$ t大数据传输速率为12Mbps,可自动检测并调整数据传输速0 ~! K, s8 @% F" f' t( o3 }) e8 i
率，集成看门狗，外部时钟为24MHz或48MHz,5V供电;" K( a B+ R" _- ]
SJA1000是CAN控制器，具有扩展的接收缓冲器，64 字6 F9 \( P+ Q! O; p
节的FIFO结构，支持CAN2.0B，支持11位和29位的识别
6 B& O8 _4 w. i0 j码，位速率可达1Mbit/s, 24 MHz的时钟频率，5 V供电;4 \/ z8 q. C) G2 c' I* T; s9 v
CAN总线- -侧的光耦隔离器件采用6N137, CAN驱动芯
, r+ o( N6 Z6 y- h k# i片为TJA1050;3 e( K" l& @5 R3 i! m" J1 W
Profibus- DP总线一侧则采用双向隔离器件ADuM12018 X, ?4 K1 q6 k+ K" c/ k& x/ B
和光耦隔离器件TLP521，驱动芯片为SN75ALS176.
; [! |4 {' _/ U4 f
! r+ v4 E- d. W4 ?4 V% b; A* q& D6 P; B
: V* L7 w( O2 s1 b ^# U" j- b
附件下载：
5 q0 m% `, D+ q4 G% p# B; s$ c; R. n, s* {9 _7 C; B
|
|
/1 
发表于 2020-4-22 09:47
收藏
淘帖
支持！
反对！
