PROFIBUS_DP从站接口设计.pdf

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1、开发与应用计算机与信息技术·5·PROFIBUS-DP从站接口设计曹晶方康玲廖焕柱（武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北武汉430081）摘要设计了一种基于C8051F020和SPC3的PROFIBUS-DP智能从站接口，详细介绍其硬件和软件设计并给出了组网调试以及分析报文的方法。关键词PROFIBUS-DP；SPC3；C8051F020；从站接口1引言PROFIBUS是开放的、与制造商无关、无知识产权保护现场总线技术是实现现场级设备数字化的工业现场底层的标准。因此，世界上任何人都可以获得该标准并设计各自网络通信技术，具有较强的现场信息集

2、成能力，所组成的系的软、硬件解决方案。原则上，PROFIBUS协议在任何微处统可靠性高和可维护性好，而且总线协议是开放的。在现有理器上都可以实现，在微处理器内部或外部安装异步串行通的各种现场总线中，PROFIBUS总线占有很大的市场份额，信接口（UART）即可完成。基于上述特点，在开发[1]并提供了DP、PA和FMS三种协议类型。PROFIBUS作为PROFIBUS-DP从站时有以下两种方案可供选择：①单片机+开放式现场总线标准，用户可以根据自己的实际需求开发相软件；②单片机+PROFIBUS通信专用ASIC。本文采用第2应的从站模块，2

3、006年11月PROFIBUS现场总线正式成为方案设计PROFIBUS-DP从站。我国现场总线国家标准（GB/T20540-2006），鉴于此，如何PROFIBUS从站接口采用功能模块设计，系统主要由为工业设备开发一个PROFIBUS的通信接口，使设备能方便C8051F020单片机和封装了PROFIBUS-DP协议的芯片SPC3地接到PROFIBUS现场总线网络中就显得尤为重要，这也是构成其核心部分，其它还有基于SPC3的PROFIBUS总线隔近年来国内工业控制领域研究的新热点。离驱动、RS232、开关设定地址及电源模块等部分组成，详2P

4、ROFIBUS-DP从站接口总体设计见图1。图1PROFIBUS-DP从站接口框图3PROFIBUS-DP从站接口硬件设计间的走线，有利于系统的可靠性和稳定性的提高，有利于系3.1SPC3与MCU的接口设计[2]统的升级。所以C80510f020非常合适开发PROFIBUS从站。本设计选用C8051F020作为从站的MCU，它是美国SPC3是封装了PROFIBUS-DP协议的芯片，最大传输速Cygnal公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片，其突出率可达12Mbps，可以自动检测总线上传输速率，内部具有的优点是具有很高的运算速度、多达64

5、位可编程I/O口线、1.5K字节的双口RAM，此外，SPC3从初始化到正常工作，片内集成看门狗定时器、64KFLASH程序存储器、256B+4KB都由芯片内部集成的状态机来控制，不需要过多的人为干预。的RAM、128B的非易失性存储器、支持JTAG调试等等。只要按正确方法对SPC3中的寄存器和数据区进行初始化后，C8051F020的片上资源很丰富，采用这种系统级SOC芯片，对其双口RAM进行数据的读写操作即可完成从站与主站间在很大程度上减少了外围元器件的数量，从而减少了元器件[3]的通讯。·6·计算机与信息技术开发与应用C8051F020

6、与SPC3的接口电路如图2所示。C8051f020DB7~DB0是数据地址复用总线，可以产生低8位的数据和地单片机的的工作电压为2.6~3.3V，与SPC3的5V不匹配，为址；高4位地址由AB0~AB3产生，AB4~AB7产生SPC3的了保证它们可靠工作，两者接口部分必须经过电平转换，本片选信号，只有AB4~AB7同时为0时才选中SPC3。由于设计采用了74lvc4245电平转换芯片。SPC3必须选择工作在C8051F020片内集成了4k的RAM，所以把P2.4信号取反，Intel模式下（XINT/MOT接低，MODE接高）。C8051F

7、020将SPC3选址到1000H，SPC3的内部RAM位于通过P3和P2口与SPC3的总线接口单元连接来读写SPC31000H~15FFH单元。C8051F020的读写信号/WR、/RD分别的1.5KBRAM，P3口作为数据总线和低8位地址总线，P2与SPC3的XWR、XRD相接；单片机通过P1.0对SPC3进口作为高8位地址总线。由于SPC3有内部地址解码电路，行复位，并且通过外部中断引脚P0.0接SPC3的中断输出信所以ALE直接相连，不需锁存器，AB8~AB10接地。此时号X/INT。图2C8051f020与SPC3的接口电路3.2

8、电平转换芯片接口电路设计DC5V3.3VU4124本设计一共采用了4片74LVC4245，一片用于8根数据VCCAVCCBSPC3_RD223DIRVCCBSPC3_ADB0322/地址线DB