PROFIBUS―DP智能從站的研究設計
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現場總線技術是實現現場級設備數字的工業現場層網絡通信技術，它具有較強的現場信息集成能力，組成的系統可靠性高、可維護性好，而且總線協議是開放的。PROFIBUS現場總線是一種國際化的、開放的、不依賴于設備生產商的現場總線標準。它廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通、電力等其他領域自動化。PROFIBUS由三個兼容部分組成：PROFIBUSFMS、PROFIBUSDP、PROFIBUSPA。DP主要用于現場級的高速數據傳輸(9．6kbit／S～12Mbit／s)，解決自動控制系統通過高速串行總線與分散的現場設備之間的通信任務，傳輸技術主要用RS485，PROFIBUS-DP的通信任務是由一些固定服務(SAP)來完成的。DP從站能夠接PROFIBUS的PLC或PC主站的控制數據，構成一個數字化、智能雙向、多點的現場總線通信網絡，實現最優控制；而且DP智能從站執行器具有可靠性高、性價比高等特點，因此開發智能化DP從站具有巨大的前景。
1 SPC3的基本特性
SPC3是SIEMENS公司開發的一種用于PROFIBUS-DP智能從站的專用芯片，集成了(RS-485)物理層、現場總線數據鏈路層、DP從站用戶接口以及部分現場總線管理(FMA)，與其相連的MCU或MPU只需少量的軟件工作即可實現PROFIBUS-DP智能從站通信功能。
SPC3的內部結構如圖1所示。
SPC3的控制核心是微序列器(MS，micmxequencer)，它控制整個SPC3的工作過程。在芯片進入通信工作以前，需要外接CPU對參數寄存器、方式寄存器等進行必要的參數設置。SPC3還集成有雙端口RAM，可以與外部直接交換數據。SPC3為外部訪問提供了兩種模式：地址數據總線復用模式和地址數據總線非復用模式。SPC3自動建立PROFIBUS-DP通信的服務存取點(SAP)，不同報文數據對應不同的緩沖。DP輸入數據、DP輸出數據都具有三級緩沖，其中總有一級緩沖面向通信。診斷數據有二級緩沖，其中一級緩沖始終用于存放更新的診斷數據。
SPC3支持多個中斷，具有中斷屏蔽和中斷指示功能，多個中斷使用統一外部輸出。SPC3具有內部集成的看門狗定時器，其操作于三種不同的狀態：比特率搜尋、比特率控制和DP控制。SPC3的UART接口能夠自動識別總線的比特率(9．6kb／s～12Mb/s)。在任意時刻都可以通過查看SPC3狀態寄存器知道MAC狀態。SPC3的空閑定時器直接控制總
線時間。
2 微處理器與SPC3之間的接口設計
2．1 硬件設計
CPU使用AT89S．52，它是采用先進的CMOS工藝制造的8位微控制器。它具有并行可編程功能的非易失性FLASH存儲器，是80C51的派生器件。該控制器具有運算速度快、兼容MCS5l指令集的特點，可以閃速可編程、可擦除。它有三個16位定時／計數器。由于AT89C52內部集成有8kB的Flash，因此本設計不需另外擴展ROM即可進行內部加密。CPU與SPC3的接口電路如圖2所示。對AT89S52而言，SPC3相當于它擴展的一個外部RAM。而且，SPC3有內部地址解碼電路。所以，AB8～ABl0接地。此時D137一DB0是數據地址復用總線。可以產生低8位的數據和地址，高4位地址由AB0～AB3產生，AB4～AB7產生SPC3的片選信號。只有AB4～AB7同時為0時才選中SPC3。在圖2中，SPC3的片選信號是1000H，SPC3的內部RAM位于1000H～15FFH單元。
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