SIMl-2實現現場總線儀表電路

　　圖6為SIMl-2器件的典型應用電路。該系統采用ARM核單片機STM32Fl0lRDT6作為信號和協議的主要處理器件，該款單片機引腳數目少，器件體積小。外掛EEPROM用于存儲用戶定義的信息。基金會現場總線通信控制器FBC0409收發符合FF總線物理層標準的總線信號，單片機接收及發送FF總線數據通過其轉換。MAU部分主要由SIMl—2器件完成。該部分還包括少量總線接口電路。圖6中的復位電路和4 MHz晶振用于給STM32F101RDT6單片機和FBC0409提供復位信號及系統時鐘。SIMl-2使用單獨的2 MHz晶振時鐘。另外，STM32F101RDT6單片機、FBC0409、SRAM、EEPROM及傳感器電路的電源由低壓差穩壓片(LDO)提供，而LDO的電源來自MAU電路(間接來自總線)。即所有電源均由總線提供，系統無需外接電源。各個器件的連接方式可直接參照數據手冊。接收數據時，通信控制器FBC0409通過SIMl—2接收來自FF總線的數據幀，提取出數據字段供上層進一步處理并保存到接收數據緩沖區，CPU訪問后將這些數據傳遞給單片機。發送數據時，單片機將發送數據交付給通信控制器FBC0409，并保存到發送數據緩沖區，在接到令牌后將其轉為曼徹斯特碼，通過MAU單元發送到FF總線上。

　　總線供電的現場總線儀表系統設計難點在于解決功耗與處理速度和處理能力之間的矛盾。由于系統電路本身的消耗和接口電路的需要，供給單片機，通訊控制器，MAU電路使用的電能很有限。因此器件選型尤為重要。現場總線的軟件比較復雜龐大，單片機必須要有足夠的尋址空間。ARM核單片機STM32F101RDT6其片上擁有384 KB Flash存儲器、48KB SRAM，滿足系統對尋址能力的要求。通訊控制器采用FBC0409，可滿足高性能基金會總線網絡主、從設備的使用要求，也適用于PROFIBUS—PA總線的現場設備。FBC0409內置4 KB數據RAM和DMA控制器，數據的接收、發送、地址表的查找均無需CPU，大大減輕CPU負擔，滿足處理速度的要求。對于MAU電路，除了要求較高質量的傳輸信號外，還必須能高效率從總線上獲取能量以維持儀表工作。西門子現場總線MAU器件SIMl—2不僅能滿足以上性能指標，而且工作電流的利用率較高，自身功耗小。

　　5 結束語

　在應用系統中，用SIMl—2器件替代分立元件，有效地減小器件面積，而且SIMl-2具有較高的傳輸質量，能夠降低其自身的工作電流提高利用率。通信控制器FBC0409將RAM集成到器件內部，減少線路板連線。單片機STM32F101RDT6引腳數目少，減小了器件體積，節約設計空間。總之，使通訊圓卡在器件數量和功能上相比原來的電路都有明顯提高。