PROFIBUS从站智能协议芯片DPC31与AD7705接口设计

《PROFIBUS从站智能协议芯片DPC31与AD7705接口设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、PROFIBUS从站智能协议芯片DPC31与AD7705接口设计InterfaceDesignofPROFIBUSIntelligentSlaveASICDPC31andAD7705作者：徐秀杰张永德（北京化工大学信息学院北京100029）摘要：为开发PROFIBUS-PA智能仪表协议转换接口卡，讲述了DPC31的SSC接口和基于Σ－Δ技术的16位A/D转换芯片AD7705的原理，给出了一种用AD7705、DPC31实现的符合PA行规“模拟量输入”功能块的三线串行接口模型。关键字：低功耗模数转换Σ－Δ技术中图分类号：TP2　Abstract:Fordevelopingth

2、einterfaceofprotocolconversioninintelligentPROFIBUS-PAinstruments.ThispaperintroducestheprincipleofSSCinterfaceinDPC31andthe16bitsADCAD7705basedonthetechnologyofΣ－ΔandprovidesathreelinesserialinterfacemodelwithAD7705andDPC31complyingwithPAprofileon“analogueinput”functionblock.Keywords:low

3、-poweranalog-to-digitalconversiontechnologyofsigma-delta0.引言应用于流程控制的PA仪表是FCS中的关键设备，它通过数据导线向现场仪表供电，依据现场要求，可在本安（Exia/ib）区域中应用，有着很大的市场需求。但由于协议复杂，技术保密，国内尚未有人开发出真正出的PA产品。笔者在不断的探索中，开发出能够正常通讯的PA接口卡，准备与四川仪表厂进行合作，以OEM的方式嵌入到其现场仪表中。现将其中模拟量输入模块部分做出剖析。1.现场PA仪表PROFIBUS-PA总线系统将过程控制系统与现场仪表(如压力、温度和液位变送器等)

4、连接起来，代替了4-20Ma模拟信号传输技术。通过PA行规支持不同制造商生产的PA现场设备的可互换性和可互操作性。PA行规采用国际公认的功能块模型来描述设备功能和参数，这些功能块表示不同的用户功能。例如符合PA行规的压力变送器，它就是用“模拟量输入”功能块来描述的，如图1所示。12820测量范围测量传感器的物理上限测量传感器的物理下限测量范围上限测量范围下限报警上限警告上限警告下限报警下限被测值图1.在PROFIBUS-PA行规中的参数图例（压力变送器）Fig.1:ExamplediagramofPROFIBUS-PAprofileparameter(pressuretr

5、ansmitter)PA仪表多用于防爆场合，采用总线供电方式，整个仪表的功耗不得超过250mW，因此要求所选器件功耗尽可能降低。在对PROFIBUS协议的实现部分，采用西门子PROFIBUS协议专用芯片DPC31，它支持DPV0、DPV1及PA。通过3线(TXS,RXS,TXE)方式与SIM1相连，使传输符合IEC61158-2标准，并分离传输信号和3.3V/5V电源为整个仪表供电。由于该芯片具有低功耗管理系统，因此特别适合用于本质安全场合。另外，DPC31还集成了一个通用的同步串行（SSC）接口模块，并有对应控制寄存器，可直接与具有SPI接口的A/D转换器或E²PROM

6、相连。因此在PA接口卡的设计中，模拟量采集部分并不采用常用的微处理器直接与模数转换器想结合的设计方式，而是经过DPC1的内部寄存器进行间接控制。模数转换器采用AD7705，它能直接将从传感器接收到的很弱的输入信号直接转换成串行数字信号输出而无需外部仪表放大器。由参考源REF192提供稳定的3V基准电压，消除因激励电压变化引起的测量误差。通过三线串行SPI接口，可与DPC31通用的同步串行（SSC）接口模块直接相连，是PA产品的理想选择。2.DPC31的SSC接口模块[1]2.1专用寄存器在DPC31的SSC接口模块中，包括六个专用寄存器单元，用户可对其直接寻址。通过对这些

7、寄存器的读写，实现与AD7705通讯及控制。（1）四个既可读又可写的寄存器：地址0020h：SPI接口的接收缓冲区。地址0021h：SPI接口的状态寄存器。包括接收缓冲区满标志、发送缓冲区空标志及错误信息等。地址0022h：SPI接口的控制寄存器1。接收发送的数据控制、数据锁存控制及奇偶校验控制。地址地址0023h：SPI接口的控制寄存器2。控制每次传送数据的位数。（2）两个只写寄存器：地址0024h：SPI接口的中断使能寄存器。包括接收和发送中断、奇偶校验错误中断使及其它接收错误中断的使能。地址0025h：SPI接口的波特率