基于VPC3的PROFIBUS－DP智能从站设计

来源：维库　作者：秩名　责任编辑：admin　发表时间:2018-10-22 11:15　

核心提示：ROFIBUS－DP作为种国际标准现场总线，以其灵活性、可靠性等优点，在世界范围内得到了广泛的应用，是一种高性能的工业控制网络。但不是所有的控制设备都能接入到总线中，必须通过智能从站接口装置实现，通过智能从站的拜发，可以把非总线的电子设备接入到总

ROFIBUS－DP作为—种国际标准现场总线，以其灵活性、可靠性等优点，在世界范围内得到了广泛的应用，是一种高性能的工业控制网络。但不是所有的控制设备都能接入到总线中，必须通过智能从站接口装置实现，通过智能从站的拜发，可以把非总线的电子设备接入到总线网络中。目前，我国对于PROFIBUS－DP的应用和研究主要以国外大公司的成套设备为主，而自主研究开发通信接口的却比较少。虽有公司针对PROIFBUSDP协议转换问题已开发出相应网关类产品，但价格昂贵，与实际应用有一定距离，因此深入研究该技术对该技术的国产化有非常现实的意义。

开发方案的选用

PROFIBUS－DP是开放的、无知识产权倮护的标准。原则上，PROFIBUS DP协议在任何微处理器上都可以实现，在微处理器内部或外部安装异步串行通信接口（UART）即可完成。基于上述特点，目前在拜发PROFIBUS－DP从站时有以下方案可供选择：（1）单片机＋软件的解决方案；（2）单片机＋PROFIBUS通信专用芯片的解决方案；（3）采用专用拜发工具。其中以方案2最为方便。

本文采用单片机加PROFIBUS－DP通信专用芯片的解决方案。其中微控制器的选取是实现智能从站开发的关键，因为DP智能从站的控制芯片需要有足够大的RAM来配置VPC3及实现数据交换，并且也需要较高的运行速率。我们选取Cygnal公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片C8051F020，其突出的优点是具有很高的运算速度，非常合适拜发PROFIBUS－DP从站。VPC3芯片是VIPA公司为优化的智能 PROFIBUSDP从站提供的专用芯片，集成了PROFIBUS－DP协议，可以替代西门子SPC3，同时具有工作电压低、RAM大等优点，具有很高的性价比。

硬件电路设计

硬件电路主要采用VIPA的PROFIBUS－DP协议芯片VPC3和CygnalC8051单片机。C805l器件是完全集成的混合信号系统级芯片，具有64个数字IJO引脚。兼容的CI-51内核，4352（4096＋156）字节（B）的片内RAM，可寻址64k字节地址空间的外部数据存储器接口特别适合本设计使用。工作过程单片接口转换电路机自动识别不同的非总线设各，把数据交换到VPC3里，由VPC3负责协议的转换，把转换后的数据传送到总线里。整个过程可是逆的。所有功能的实现由我们固化在单片机里的程序实现。同时实现自适应功能，即自动识别不同的非总线带通讯的控制设备。

VPC3是用于从站开发的智能通信芯片，它支持PROFIBUS－DP协议。VPC3内部集成4kB的双口RAM。内部锁存器／寄存器位于前2 1个地址单元，主要包括：方式寄存器l、0，中断控制寄存器，状态寄存器以及输入、输出缓冲器和诊断缓冲器各自的状态寄存器。组织参数位于RAM中从16H开始的单元。整个缓冲器结构（属于DP－SAPS）就是基于这些参数来写的。此外，普通参数在这些单元设置数据（包括站地址、地址允许改变、用户看门狗值和设备标识号等），状态显示存储在这些单元（通用控制命令等）。

PROFIBUS－DP智能转换接口的主要功能是利用VPC3协议芯片作为数据采集和发送单元实现与PROFIBUS－DP现场总线之间的通信，从而能使用户数据传送到主站并接收来自主站的数据。DP智能转换接口用C8051作为处理器单元管理通信事务，VPC3协议芯片则完成数据的转换和收发功能。扩展的数据存储器完成数据的存储和处理功能，C8051与VPC3之间通过双口RAM交换数据，VPC3的双口RAM在C8051地址空间中统一分配地址，C8051将VPC3的双口RAM作为自己的外部RAM，通过P6和P7口与双口RAM连接，P6口作为数据线和低8位地址线，P7口作为高8位地址线。从站接口的总体设计方案，我们采用C8051作为主控芯片，结合PROFIBUS－DP从站接口芯片VPC3以及ADM248*85接口芯片设计了整体的解决方案。

因为C8051和VPC3＋均为3．31／供电，所以可以直接连接。对于C8051来说VPC3就是它的一个外置RAM。SPC3有内部地址解码电路，所以ABS～AB10接地。此时DB7～DB0是数据地址复用总线，可以产生低8位的数据和地址，高4位地址由AB0～AB3产生，AB4～AB7严生SPC3的片选信号，只有AB4～AB7同时为0时才选中SPC3。单片机P7口的P7.0 ～P70.7接VPC3的DB0～DB7端，既作为VPC3的数据线，也作为VPC3地址总线的低8位。P7口作为数据线和低8位地址线，P6口作为高8位地址线C8051。P6口的P6.0～P6.2接VPC3的AB0～AB2端，作为VPC3地址总线的高3位，同时要使VPC3的高5位AB7…3＝00000。在软件程序的设计中，VPC3的数据存储器的地址区被强制在1000H～15FFH，这要求P7.7～7.4＝0001，要想AB4仍为0，必须将P6.0通过一个非门MM74HC接VPC3的AB4端。在实际电路中，VPC3的AB8～10通过一个接地电阻接地，使得AB8..10=000，AB3接P6.3始终给出低电平信号即AB3＝0，AB4的输入端通过非门MM74HC接P6． 4，只要P*始终为1，从而保证VPC3的数据存储器的地址范围为1000H～15FFH。(责任编辑：admin)

“扫一扫”关注融合网微信号

免责声明：我方仅为合法的第三方企业注册用户所发布的内容提供存储空间，融合网不对其发布的内容提供任何形式的保证：不保证内容满足您的要求，不保证融合网的服务不会中断。因网络状况、通讯线路、第三方网站或管理部门的要求等任何原因而导致您不能正常使用融合网，融合网不承担任何法律责任。

第三方企业注册用户在融合网发布的内容（包含但不限于融合网目前各产品功能里的内容）仅表明其第三方企业注册用户的立场和观点，并不代表融合网的立场或观点。相关各方及作者发布此信息的目的在于传播、分享更多信息，并不代表本网站的观点和立场，更与本站立场无关。相关各方及作者在我方平台上发表、发布的所有资料、言论等仅代表其作者个人观点，与本网站立场无关，不对您构成任何投资、交易等方面的建议。用户应基于自己的独立判断，自行决定并承担相应风险。

根据相关协议内容，第三方企业注册用户已知悉自身作为内容的发布者，需自行对所发表内容（如，字体、图片、文章内容等）负责，因所发表内容（如，字体、图片、文章内容等）等所引发的一切纠纷均由该内容的发布者（即，第三方企业注册用户）承担全部法律及连带责任。融合网不承担任何法律及连带责任。

第三方企业注册用户在融合网相关栏目上所发布的涉嫌侵犯他人知识产权或其他合法权益的内容（如，字体、图片、文章内容等），经相关版权方、权利方等提供初步证据，融合网有权先行予以删除，并保留移交司法机关查处的权利。参照相应司法机关的查处结果，融合网对于第三方企业用户所发布内容的处置具有最终决定权。

个人或单位如认为第三方企业注册用户在融合网上发布的内容（如，字体、图片、文章内容等）存在侵犯自身合法权益的，应准备好具有法律效应的证明材料，及时与融合网取得联系，以便融合网及时协调第三方企业注册用户并迅速做出相应处理工作。

融合网联系方式：（一）、电话：（010）57722280；（二）、电子邮箱：2029555353@qq.com dwrh@dwrh.net

对免责声明的解释、修改及更新权均属于融合网所有。