基于VPC3协议芯片的PROFIBUS－DP智能转换接口的解决方案

基于VPC3协议芯片的PROFIBUS－DP智能转换接口的解决方案

开发方案的选用

硬件电路主要采用VIPA的PROFIBUS－DP协议芯片VPC3和CygnalC8051单片机。C805l器件是完全集成的混合信号系统级芯片，具有64个数字IJO引脚。兼容的CI-51内核，4352（4096＋156）字节（B）的片 内RAM，可寻址64k字节地址空间的外部数据存储器接口特别适合本设计使用。工作过程单片接口转换电路机自动识别不同的非总线设各，把数据交换到VPC3里，由VPC3负责协议的转换，把转换后的数据 传送到总线里。整个过程可是逆的。所有功能的实现由我们固化在单片机里的程序实现。同时实现自适应功能，即自动识别不同的非总线带通讯的控制设备。

因为C8051和VPC3＋均为3．31／供电，所以可以直接连接。对于C8051来说VPC3就是它的一个外置RAM。SPC3有内部地址解码电路，所以ABS～AB10接地。此时DB7～DB0是数据地址复用总线，可以产生低8位的数据和地址，高4位地址由AB0～AB3产生，AB4～AB7严生SPC3的片选信号，只有AB4～AB7同时为0时才选中SPC3。单片机P7口的P7.0 ～P70.7接VPC3的DB0～DB7端，既作为VPC3的数据线，也作为VPC3地址总线的低8位。P7口作为数据线和低8位地址线，P6口作为高8位地址线C8051。P6口的P6.0～P6.2接VPC3的AB0～AB2端， 作为VPC3地 址总线的高3位，同时要使VPC3的高5位AB7…3＝00000。在软件程序的设计中，VPC3的数据存储器的地址区被强制在1000H～15FFH，这要求P7.7～7.4＝0001， 要想AB4仍为0，必须将P6.0通过一个非门MM74HC接VPC3的AB4端。在实际电路中，VPC3的AB8～10通过一个接地电阻接地，使得AB8..10=000，AB3接P6.3始终给出低电平信号即AB3＝0，AB4的输入端通过非门MM74HC接P6． 4，只要P*始终为1，从而保证VPC3的数据存储器的地址范围为1000H～15FFH。

软件设计

程序设计包括主程序和中断程序，还有GSD文件的编制。

1．主程序设计

图1主程序流程图

此时，VPC3下—个十分重要的步骤就是根据以上初始值求出各个缓冲区的指针及辅助缓冲区的指针，根据传输的数据长度，确定输入缓冲区、输出缓冲区及指针。主站检查以上参数是否与配置的参数一致，只有双方完全一致，从站才能进行配置，设置从站的输入输出字节数、诊断字节数和各类数据指针。然后，从站才能将配置好的数据同主站比较，只有双方完全一致，从站才能通过DP状态机与主站进行数交换。用户设备通过I／O程序实现报文数据处理。

2．中断程序设计

VPC3有14个中断源，各中断源无优先级，主要是通过中断屏蔽寄存器和中断响应寄存器来实现中断且共用一个中断输出。诊断分为外部诊断和状态诊断，外部诊断必须在从第7个字节开始的单元写入用户数据，状态诊断则只要在第—字节写入OOH即可。VPC3定义从站地址较灵活，既可在组态时由主站设置又可通过自身软件或是增设的硬件地址设置电路实现。根据OSI参考模型，FDL层规定了总线存取控制、数据安全性以及传输协议和报文的处理。DP标准规定了以下四类传输服务。SRD∶发送和请求有应答的数（对DP和PMS），在一个报文循环中发送和接收数据。SDN∶发送没有应答的数据（对DP和PMS），广播和有选择广播报文，即报文送达有选择的一组节点。DP仅限于SRD和SDN服务。在SRD服务时，主站发送输出数据到从站和接收输入数据（若输入数据存在于从站中），在规定的时间周期内应答。若从站是输出设备，则用“E5H”的短应笞。SDN服务是发送数据到规定的一组从站，可按照要求触发SDN服务，对SDN报文没有应答。

图2中断程序流程图

3．GSD文件编制

PROFIBUS设备具有不同的性能特征，特性的不同在于现有功能（即I／O信号的数量和诊断信息）的不同或可能的总线参数，例如波特率和时间的监控不同。这些参数对每种设备类型和每家生产厂来说均各有差别， 为达至刂PROFIBUS简单的即插即用配置，这些特性均在电子数据单中具体说明，有时称为设备数据库文件或GSD文件。GSD文件是一种准确定义的格式描述，生产厂商对每种设备都有一个GSD文件。有了GSD文件后，将来用配置软件组网时只要把设备的GSD文件拷贝到相应的目录下，就可以方便地把此设备加到现场总线网络中。GSD文件的编制可用GSD文件编辑软件，参考编辑软件提供的模板进行修改即可。

图3 实物图

结语

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