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基于MSP430單片機(jī)的Profibus-DP通信接口的開發(fā)

作者: 時(shí)間:2010-08-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
O 引言

  Profibus是開放的、與制造商無關(guān)、無知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)。因此世界上任何人都可以獲得該標(biāo)準(zhǔn)并設(shè)計(jì)各自的軟硬件解決方案。Pro-fibus-DP有兩種方案選擇:+軟件;+Profibus芯片ASIC。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/173254.htm

  方案2中協(xié)議完全由ProfibusASIC來實(shí)現(xiàn),主要處理用戶程序。因此方案2周期相對(duì)少很多,本文將采用單片機(jī)+Profibus通信ASIC來實(shí)現(xiàn)Profibus通信的設(shè)計(jì)。

  1 基本特性

  Profibus包括三個(gè)兼容系列:Profibus-FMS,,Profibus-PA。FMS提供大量的通信服務(wù)用于完成以中等傳輸速度進(jìn)行的循環(huán)和非循環(huán)的通信服務(wù);DP是一種經(jīng)過優(yōu)化的高速廉價(jià)的通信連接,適用于實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合,主要用于自動(dòng)控制與分散式外設(shè)之間的通信;PA是專為過程自動(dòng)化而設(shè)計(jì),具有本質(zhì)安全性,用于安全性要求較高的場(chǎng)合及總線供電的站點(diǎn)。

  1.1 協(xié)議結(jié)構(gòu)

  Profibus-DP協(xié)議采用了ISO/OSI模型的第1層(物理層)、第2層(數(shù)據(jù)鏈路層),除去了3~7層,并自定義了用戶層,這種協(xié)議結(jié)構(gòu)保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖儆行А?/p>

  1.2 報(bào)文結(jié)構(gòu)

  Profibus-DP數(shù)據(jù)編碼采用異步不歸零制,傳輸線的空載電平為“1”。為了避免數(shù)據(jù)傳輸中發(fā)生沖突而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,在每個(gè)請(qǐng)求報(bào)文發(fā)送前必須保證33位(同步時(shí)間)的空載狀態(tài)。在單個(gè)字符間所有數(shù)據(jù)傳送時(shí)沒有間隙,即無縫。各種報(bào)文的格式如圖1所示。

  


  1.3 Profibus-DP從站狀態(tài)機(jī)

  圖2為DP從站狀態(tài)機(jī)的簡(jiǎn)單圖示。各種橢圓表示不同的狀態(tài),帶箭頭的連線表示狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換,連線上的文字表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換所需滿足的條件。

  

  只有在Power_on狀態(tài),從站可以接收來自二類主站的“Set_Slave_Address報(bào)文,從而改變從站地址,從站應(yīng)具有非易失性存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)從站地址。內(nèi)部啟動(dòng)后,從站進(jìn)入wait_Prm狀態(tài),等待“Wait_Prm”報(bào)文。參數(shù)化報(bào)文由用戶組態(tài)時(shí)給定,包括一些標(biāo)準(zhǔn)的信息,如識(shí)別號(hào)、同步鎖定能力,還包括了一些用戶特別定義的數(shù)據(jù),另外,在此狀態(tài)從站還可以接收“Get_Cfg”報(bào)文、“Slave_Diag”報(bào)文,但拒絕處理其他報(bào)文,不能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。如果Set_Prm正確,從站進(jìn)入wait_Cfg狀態(tài),等待“Check_Cfg”報(bào)文,該報(bào)文規(guī)定主站對(duì)它的配置信息,即數(shù)據(jù)交換中的輸入輸出字節(jié)數(shù)。此外,也可接收“Get_Cfg”報(bào)文、“Slave_Diag”的報(bào)文。當(dāng)參數(shù)化與配置正確通信,在此狀態(tài),從站可以接收以下報(bào)文:Data_Exchange_Ok、Writing_outputs,Reading_Inputs,Global_Control,Slave_Diag,Get_Cfg等。從站接收主站的狀態(tài)請(qǐng)求后,以高優(yōu)先級(jí)的診斷報(bào)文作為應(yīng)答。診斷信息包括了標(biāo)準(zhǔn)診斷信息和與用戶有關(guān)的信息。

  2 通信接口硬件設(shè)計(jì)

  本文選用的Profibus-DP的通信協(xié)議芯片為SPC3。SPC3集成了全部的Profibus-DP協(xié)議。SPC3在DP方式下將完成所有DP-SAP的設(shè)置。SPC3內(nèi)部集成了1.5 KB的雙口RAM,包括參數(shù)寄存器、方式寄存器、狀態(tài)寄存器,中斷控制器等。SPC3內(nèi)部集成的看門狗定時(shí)器有3種工作狀態(tài):波特率檢測(cè)、波特率控制和從站控制。內(nèi)部的USART可實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)流和串行數(shù)據(jù)流的相互轉(zhuǎn)換。微順序控制器控制整個(gè)工作過程??臻e定時(shí)器直接控制串行總線的時(shí)序。

  


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