基于cpldprofibus-dp从站设计的研究

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1、国内图书分类号：TN47学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于CPLD的PROFIBUS-DP从站设计硕士研究生：于鹏飞导师：王明江教授申请学位：工学硕士学科：微电子学与固体电子学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN47U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDESIGNOFPROFIBUS-DPSLAVESTATIONBASEDON

2、CPLDCandidate：YuPengfeiSupervisor：Prof.WangMingjiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringMicroelectronicsandSolid-StateSpeciality：ElectronicsAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTec

3、hnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要现场总线在工业领域中的应用越来越普及，而在各种现存的现场总线标准中，PROFIBUS是目前世界上应用最成功、市场占有率最高的现场总线技术。PROFIBUS是一种应用类的系统框架，根据各种条件下的不同应用而划分成若干子协议，而其中PROFIBUS-DP是目前应用最广的PROFIBUS规范。因此，为一些较简单设备开发通用的PROFIBUS-DP总线通讯接口或为带有处理器的智能化程度较高的设备开发PROFIBUS-DP智能从站及接口，使设备能够与PROFIBUS交换数据使

4、其可接受现场总线控制系统的主控机的控制就变得特别重要。本文通过对PROFIBUS的系统结构、PROFIBUS通信协议、数据传输方式、智能从站的处理机制的研究，采用CPLD和西门子公司生产的智能从站通信控制器SPC3以及一些外围电路实现了PROFIBUS-DP智能从站。通过PROFIBUS-DP总线上的主站与本文设计的从站的通信实现了DP主站对一个工业用特种电源的输出模式及输出数值的控制，并监视其运行情况。文中设计的CPLD根据DP从站所处的状态主要分为从站初始化模块、从站的中断处理模块和从站的数据交换处理模块，除

5、此之外CPLD中还包含了对SPC3的读写驱动模块和地址数据产生模块，整个从站的运行都是通过CPLD中的这三个模块对从站控制器SPC3的控制实现的。在通过VerilogHDL实现CPLD中的设计之后对本文设计的模块进行了软件仿真、调试以保证设计的时序功能的正确性。在实验室搭建的PROFIBUS-DP测试系统对所做设计进行调试和测试，使这个工业用特种电源可以正确的被PROFIBUS-DP总线上的设备识别并正确的与PROFIBUS上的DP主站通信以接受总线上主站的控制。关键词：PROFIBUS-DP；CPLD；智能从站

6、；状态机-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractFieldbusismoreandmoreuniversalintheindustrydomainandPROFIBUSisoneofthemostsucceful,hasgainedthehighestmarketshareinvariouskindsofFieldbusprotocolorstandard.PROFIBUSisakindofapplicationtypeofsystemframeworkanditcouldbedividedintos

7、everalsubsetsaccordingtothedifferentapplicationsofvariousconditions,inallitssubsets,PROFIBUS-DPprotocolisthemostwidelyusedinPROFIBUSspecificationcurrently.ItisimportanttodevelopauniversalPROFIBUS-DPcommunicationportforsimpleindustrialequipmentoraPROFIBUS-DPin

8、telligentslavestationandconnectportformostcomplexequipmentsothattheequipmentcouldexchangedatawithPROFIBUSandbecontrolledbythemastercontrollerinPROFIBUS.APROFIBUSprotocolanalysischipnamedS