基金會現場總線壓力測量系統的設計

4、FF總線PC接口卡的設計

　　上位PC機與FF現場總線無法直接相連而實現它們之間的信息交換，所以必須設計FF總線PC接口卡來滿足它們之間互相通信的要求。圖3即為本部分的設計簡圖，它主要由雙口RAM芯片IDT7142、單片機INTEL80188、通信控制芯片FB3050和媒體訪問子層四個

　　部分構成。本部分設計采用嵌入式控制中最常見的INTEL80188CPU作為接口卡上的CPU，INTEL80188提供20條地址總線，存儲器尋址空間為1MB，I/O最大尋址空間為64KB（16位地址線），片內還集成了一套中斷控制器、兩路DMA控制器、三個16位定時器、六條可編程的存儲器片選線、七條可編程的I/O接口片選線，對嵌入式控制線路的設計非常方便。在接口卡CPU與PC機CPU通信方面采用的是雙口RAM方式，因為這種方式可使兩邊的CPU在數據塊級同步。

5、媒體訪問單元的設計

　　媒體訪問單元（MAU）是FF智能壓力變送器和上位PC機能否實現正常通信的重要組成部分，它的功能是發送和接收符合FF規范的物理信號。其中FF總線信號的接收部分工作原理為：FF總線信號經過三繞組變壓器傳送給由運放OP439構成10～40KHZ的帶通濾波器進行濾波處理，然后處理過后的信號傳送給由運放OP942構成的電壓比較器來完成信號整形，比較器整形后輸出一個比較干凈的數字信號給FB3050的PI_PHPDU引腳，這樣就完成了對FF總線信號的接收。而需要發送的信號則是通過由四個74HC126差分驅動器構成的總線驅動發送到FF總線上去的。四個74HC126分成兩組，每組內的兩個74HC126的輸入端連接在一起，然后兩組的輸入端由反向器相連接后接FB3050的PO_PHPDU引腳，而四個74HC126的允許端全部連接在一起后接FB3050的控制信號PO_TACT信號。還有，圖4中的電容C1和C2是為了隔直而使用的，R1和C3構成終端匹配器，R9、R10是限流電阻。

6、系統軟件設計

　　本系統的軟件設計主要由相同設計思想的兩個部分組成：上位PC機與基金會現場總線之間通信系統軟件設計和FF智能壓力變送器與基金會現場總線之間通信系統軟件設計。在這里我就以上位PC機與基金會現場總線之間通信系統軟件設計為例說明此系統的軟件設計。本部分設計的主要思路是：當現場總線上有信號時，信號先通過媒體訪問單元由FB3050接收并傳送給PC接口卡上的接收緩沖區，然后通過INTEL80188進行選擇后再通過PC_ISA總線接口傳送給PC機應用程序處理;反之，上位PC機需要發送控制信息時則是通過相反的方式進行發送。具體的軟件設計簡圖如圖5。

7、結束語

　　隨著各種現場總線技術的越來越成熟，它們的應用也越來越廣泛，而現在所使用的DCS也將逐步為FCS所替代。作為幾種比較有影響力總線協議的FF總線更是凸現它的優勢,所以基于FF總線技術的測量系統也將越來越被人們所青睞，這個方面研究也就非常有價值。

　　本文作者創新點在于將FF現場總線協議規范融合到儀器儀表的設計中，實現了總線上的壓力變送器與上位控制計算機之間的全數字通信，代替了其他一些總線中模擬信號的存在，降低了受干擾的幾率，大大提高了總線上傳輸的可靠性，讓整套壓力測量系統適應更加惡劣的測量環境，具有很大的現實意義。