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基于51系列单片机的PROFIBUS-DP智能从站研究

吕春峰  
【摘要】:近年来,现场总线技术一直是国内工业自动化领域的热点。一些业内的企业和科研单位已经由最初对现场总线技术研究、攻关、示范转变为具体应用和产品开发。 PROFIBUS现场总线已经成为开放的国际标准,并在全世界得到了广泛应用,这既给国内现场设备及仪表提出了新的更高要求,同时也提供了新的市场机会。国内的产品要想打入国际市场就必须带有PROFIBUS接口,才能方便地接入标准的PROFIBUS网络,因此,为现场设备与仪表开发PROFIBUS通信接口是国内自动化领域的当务之急。 本论文针对PROFIBUS现场总线技术进行了理论分析,着重分析了PROFIBUS-DP的协议及其报文结构。并在此基础上,提出了通过用软件实现数据链路层协议开发智能化从站接口的方案。研究过程中,充分采用了模块化设计思想和自顶向下设计方法,利用先进的编程工具和编程语言完成系统软件开发。整个研究设计过程经历了系统方案的设计,系统软硬件的设计,以及系统测试几个阶段。 该方案不采用专用协议芯片,而是使用单片机的串行口(UART)与主站进行通信,由软件实现数据链路层协议,即在51系列单片机中集成PROFIBUS-DP从站的部分协议,通过运行单片机中的程序,实现DP从站协议,从而代替专用协议芯片。由于单片机的通信速率受晶振的限制,使用该方案开发的从站只能以不超过500kbit/s的速率与PROFIBUS-DP主站进行通信,可以满足一般工业通信的要求。


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