1 引言

      現(xiàn)場總線被譽為自動化領域的計算機局域網，是自動化領域的研究熱點。PROFIBUS-DP是應用在現(xiàn)場自動化儀表和設備領域的一種主要的現(xiàn)場總線并且已經成為國際電工委員會制定的國際標準之一（IEC61158 TYPE3）和中國國家標準（GB/T 20540-2006）。現(xiàn)場總線技術是電子技術，通信技術，智能儀表技術和自動控制技術相互結合的產物[2]。

      PROFIBUS-DP接口的開發(fā)包括硬件部分、軟件部分和電子設備數據 GSD文件部分。

2 基于 PROFIBUS-DP的自動化系統(tǒng)的構建

      因為是開發(fā) PROFIBUS-DP接口，所以總體結構較為簡單和實用?？傮w體系結構如圖 1所示。主站和從站通過 PROFIBUS專用網線組成一個單主站 PROFIBUS系統(tǒng)。主站由計算機和SST公司的總線卡 5136-PFB-PCI組成；現(xiàn)場設備和本文開發(fā)的從站總線接口卡組成 PROFIBUS-DP現(xiàn)場智能設備，作為 PROFIBUS-DP從站。圖中的智能控制器、變頻器和泵共同構成閉環(huán)系統(tǒng)。本文重點介紹總線接口卡的開發(fā)。

3 PROFIBUS-DP接口開發(fā)重點和難點在于：實現(xiàn)狀態(tài)機和服務訪問點。

3.1開發(fā)方案分析、比較和和選擇 利用單片機的方案需要理解協(xié)議的大部分細節(jié)，實現(xiàn)的 PROFIBUS-DP站的傳輸速率受單片機晶振的限制，根本無法達到最大傳輸速率12Mbit/s。

通信專用芯片集成了 PROFIBUS-DP協(xié)議和狀態(tài)機，并且給出了具體的服務訪問點；使用專用芯片開發(fā) PROFIBUS-DP總線接口卡，不再需要考慮的協(xié)議大部分細節(jié)，重點是熟練使用專用芯片。

與利用單片機的實現(xiàn)方案比較，使用專用芯片可大量地節(jié)約開發(fā)時間和成本，傳輸速率可以達到12Mbit/s。因此，本文使用專用芯片 SPC3進行總線接口卡的開發(fā)。

3.2 SPC3功能介紹 [4]SPC3基本上集成了完整的 PROFIBUS-DP協(xié)議。 SPC3集成有 1.5K字節(jié)的RAM，方式寄存器，狀態(tài)寄存器，中斷控制器，看門狗定時器（保護監(jiān)控定時器）和各種緩沖區(qū)；能夠自動地識別 9.6K到 12M的波特率。微順序控制器控制著 SPC3整個處理過程。總線定時器直接控制串行總線上的總線時間。

SPC3包括如下的服務訪問點（服務）：缺省SAP（讀寫數據交換)，SAP55（改變站地址），SAP56(讀輸入)，SAP57(讀輸出)，SAP58(向 DP從站發(fā)控制命令)，SAP59(讀組態(tài)數據)，SAP60(讀從站診斷信息)，SAP61(發(fā)送參數設置數據)，SAP62(校驗組態(tài)數據)。

3.3硬件設計主要是選用 RS485芯片和光耦芯片，如果從站對傳輸速率的要求可以低于 12M波特率，那么有性能指標稍低的 RS485芯片和光耦芯片。另外本文開發(fā)的總線接口卡設計為可以選擇雙口 RAM或者 RS232接口將總線接口卡與現(xiàn)場設備連接。

3.4軟件設計

3.4.1 PROFIBUS-DP狀態(tài)機的實現(xiàn)

軟件設計依據是 SPC3中集成的 PROFIBUS-DP狀態(tài)機 [4]，狀態(tài)機用來描述 PROFIBUS-DP站在每種情況下的行為；

      整個程序采用了結構化、模塊化的方法，依據 PROFIBUS-DP狀態(tài)機提供的流程進行編寫。按照對實時性的不同要求，各個服務訪問點分別采用查詢或者中斷方式來實現(xiàn)。主函數主要是完成必要的初始化工作和用查詢方式實現(xiàn)服務訪問點。中斷函數，主要是用中斷方式實現(xiàn)服務訪問點。