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使用SPC3芯片实现Profibus-DP总线通讯接口的设计

发布时间:2019-07-09 21:58 来源:未知 编辑:admin

  现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、 双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。工业现场总线是用来解决当前工业领域中“信 息孤岛”的必然方法。现在已经被广泛使用的工业现场总线的种类很多,有BUS、 DeviceNet、CClink、Modbus 等几十种现场总线。

  德国的西门子公司是进入中国市场较早的跨国公司。该公司的工业现场总线产品在国 内占有很大的市场份额。西门子公司的SIMATIC NET 工业通信网络结构可以分为三级:企 业级、车间级和现场级。PROFIBUS 是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通 信与控制的现场总线技术。

  本文主要介绍开发工业用电动阀门的通信接口——Profibus-DP 总线的开发。通过开发 的Profibus-DP 工业总线通信接口,可以将单台设备的控制器引入到工业现场总线网络之中, 使单台设备成为一个智能节点,实现控制的远程化,可以大大提高生产设备的整体系统控制 水平、降低生产成本。

  (2)、PROFIBUS-PA:专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有 本征安全规范。

  (3)、PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络,是一个令牌结构、实时多主网络。 PROFIBUS-DP:定义了第一、二层和用户接口。

  第三到七层未加描述。用户接口规定 了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP 设备 的设备行为。PROFIBUS-DP 总线的物理层(第一层)采用RS485 总线传输。

  Profibus-DP总线的通信接口设计采用了西门子公司的SPC3协议芯片作为本设计的核心 芯片。SPC3协议芯片是SIEMENS公司研制开发的专门用于开发PROFIBUS-DP从站的智能通信集成电路。该芯片集成了完整的PROFIBUS-DP协议。SPC3主要由控制整个过程的微序列 器、参数/方式寄存器RAM和RAM控制器组成双口RAM、中断控制器、内置的看门狗定 时器、内部总线接口单元、UART接口、波特率发生器和总线空闲定时器组成。SPC3芯片可 以自动检测总线M的信号,并且能够自适应的采取相应的总线可以看出,微序列器是SPC3的核心。该芯片可以承担通信部分的微处理器功能, 实现PROFIBUS-DP从站通信处理,从而减轻从站

  的工作负荷。SPC3通过它自身的双端口RAM 与微处理器交换数据,微处理器操作SPC3芯片就像操作它的外部RAM一样。SPC3芯片的整个 RAM采用8字节的段结构方式,共被分成192段,所有需要分配地址的BUF指针,必须指向段的 开头。SPC3的总线接口是个可参数化的同步/异步8位接口。该接口适合于Motorola和

  单片机资源,低8位地址线与数据线采取了复 用的方式。三、RS485 接口设计

  PROFIBUS-DP在底层的物理层上使用的是RS485协议。为了满足PROFIBUS-DP的数据高速 传输的要求,必须选择高速光隔和高速RS485

  电阻,确保操作运行不发生误差。两个总 线终端电阻必须永远有电源。四、Profibus 总线硬件接口结构

  DP 智能从站上电或复位后,首先进行SPC3 的初始化,其中包括有效地复位SPC3,触发 硬件看门狗,清零SPC3 内部RAM 单元(1016H~15FFH),设置SPC3 允许的中断,写入从站 识别号和地址以及地址是否可以被PROFIBUS-DP 改变,设置SPC3 内部看门狗计时

  初值,设 置SPC3 方式寄存器,设置参数缓冲区、诊断缓冲区、SSA 缓冲区、组态缓冲区、输入输出 缓冲区的初始长度,并根据以上初始值求出各个缓冲区的指针;根据传输的输入输出数据长 度,确定输出缓冲区和输入缓冲区的指针;获得波特率,针对波特率控制要求调整看门狗的 初始值。初始化流程图4 如下:

  SPC3 与微处理器进行数据交换时通过中断方式进行的,以提高响应速度。通常情况下, 采用INT0 中断。SPC3 可以提起中断的中断源有:New_Prm_Data、New_DDB_Prm_Data 和 New_Cfg_Data 等。中断程序模块用于处理SPC3 发生的各种事件,这些事件包括: 新的参数 报文事件;全局控制命令报文事件;进入或退出数据交换状态事件;新的配置报文事件;新 的地址设置报文事件;监测到波特率事件和看门狗溢出事件。软件中采用中断方式处理从站 地址设定,检查组态和参数报文是否正确。采用外部中断INTO 输入,其入口地址为0003H。 使用函数定义语法 void dps2_ind(void) interrupt0 调用外部中断INTO,当外部中断0 被触发时,将会执行此中断模块中的服务函数,在函数中由DPS2_GET_INDICA

  ON()宏可以 读出相应的事件信息,并进行各个中断事件的处理。中断程序流程如图5 所示。

  PROFIBUS 设备具有不同的性能特征,特性的不同在于现有功能(即I/O 信号的数量和诊断信息)的不同或可能的总线参数,例如波特率和时间的监控不同。对一种设备类型的特 性,GSD 文件以一种准确定义的格式给出其全面而明确的描述。GSD 文件由生产厂商分别 针对每一种设备类型准备并以设备

  清单的形式提供给用户,这种明确定义的文件格式 便于读出任何一种PROFIBUS-DP 设备的设备数据库文件,并且在组态总线系统时自动使 用这些信息。在组态阶段,系统自动地对输入与整个系统有关的数据的输入误差和前后一致 性进行检查核对。GSD 文件可分为三个部分:(1) 总规范。(2) 与DP 有关的规范。(3) 与 DP 从站有关的规范。

  SIEMENS 公司推出的PACKAGE 4 主从站开发包,可以很方便的开发和调试 PROFIBUS-DP 主站和从站。开发包硬件包括IM183-1 从站接口模块、带载体板IM181 的IM180 主接口模板、IM184 从站接口模块以及总线连接器

  PLC等构件Profibus 网络调试[5]。八、结束语Profibus-DP 总线已经在国内得到了广泛的应用。通过研究Profibus-DP 总线的开发,本 文详细阐述了开发Profibus-DP 总线的软件和硬件的方法。当前国内市场各类控制器很多, 我们开发Profibus 接口,可以提高产品的附加值、开拓新的产品市场。

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  BCM7038 用于有线,卫星和数字电视的双高清数字视频系统级芯片解决方案

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  BCM7206是一款高清片上系统(SoC)解决方案,支持成本优化的卫星,有线和IP机顶盒的基本功能。 BCM7206是一款先进的多格式解码器,可让制造商构建单房和多房IPTV设备。它使制造商能够为连接的数字家庭提供下一代性能和功能优化的混合电缆,地面和数字用户线(DSL)IP机顶盒产品。 BCM7206提供针对单一,多格式高清解码的简化功能集,包括对中国音频/视频标准(AVS)的支持。 功能 高级多格式解码器支持: - HD / SD H.264 / AVC主要和高配置到4.1级(HD),3.1级(SD) - HD / SD AVS Jizhun配置文件级别2.0 ,4.0和6.0(720p和1080i用于高清电视) - VC-1高级配置文件@ Level 3,简单和主要配置文件 - 主要和高级别的HD / SD MPEG-2主要配置文件 - SD MPEG-4 P2 SP / ASP - HD DivX 3.11 / 4/5/6 高级音频处理器支持: - AAC LC,AAC LC + SBR 2级,AAC + 2级,AAC-HE - 杜比数字,杜比数字+ - MPEG-1层1,2和3(MP3) - Windows Media和Windows Media Pro音频 - 3D SRS音频支持 400 MHz双核CMT MIPS32 / 1...

  BCM7110 带DOCSIS®1.1和个人录像机(PVR)的单芯片有线机顶盒(STB)

  Broadcom BCM7110是一款单芯片STB设备,结合了下一代机顶盒所需的关键方面。 Broadcom s BCM7110通过DOCSIS 1.1电缆调制解调器实现了经济高效的单芯片设计,个人视频录制(PVR),宽带通信,并支持全球部署的所有主要全球标准。 BCM7110包括双1024/256/64-QAM接收器,带外QPSK接收器和QPSK到256-QAM上游突发调制器。该设备包括完整的DOCSIS ® 1.1媒体访问控制器(MAC),包括QoS,用于宽带交互式服务和DAVIC 1.2 / 1.5 MAC。还包括USB 1.1,以太网MAC,MIPS32处理器和加密/解密引擎。 功能 支持ITU-的双1024/256/64-QAM可变符号率接收器T J.83 Annex A / B / C QPSK带外接收机和QPSK到256-QAM上行脉冲串调制器 支持服务质量(QoS)的DOCSIS 1.1 MAC 双NTSC / PAL视频解码器 MPEG视频解码器 2D / 3D图形子系统 应用程序 机顶盒...

  BCM7468是Broadcom系列机顶盒(STB)片上系统(SoC)解决方案的一部分,可实现先进的IP数字娱乐服务。低成本,高性能和紧凑的封装。 BCM7468旨在使服务提供商能够经济高效地扩展IPTV服务,例如网络DVR和IP视频服务,用于客户端 - 服务器和低成本独立部署模型。 BCM7468满足了市场上不推荐用于新设计标准清晰度模拟电视的现有要求。 功能 采用高速DDR3(用于解码) 高容量批量MLC / SLC NAND,SDIO和串行NOR控制器技术 提供支持1080p60输出的高清分辨率 集成完整的HDMI 1.3发射器,支持分辨率高达480 / 576p的低成本亚高清LED面板 集成电源管理控制器和稳压器,支持EnergyStar和欧洲行为准则集-top box要求 灵活且可配置的待机和主动操作模式 外形小巧,尺寸为17x17mm 使用单个16位DDR2或DDR3存储器件,分别用于标准或高清解码,以减少印刷电路板面积和物料清单(BOM)成本 支持DVD-高清晰度观看和SD + SD画中画(PIP)功能的高质量输出(高达480p) 支持HDMI 1.3输出 应用 IPTV 机顶盒...

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  Broadcom的BCM7315是一款单芯片解码器,可实现直播卫星(DBS)机顶盒(STB)的功能。 Broadcom的BCM7315是一款用于STB的单芯片解码器,包括个人视频录制功能,先进的图形引擎和重要的混合信号集成,可降低系统解决方案成本。 BCM7315基于前几代Broadcom数字有线和卫星机顶盒芯片和技术,经过优化,可为DBS用户提供高级功能。部署围绕该芯片设计的STB的服务提供商将能够经济有效地为其订户提供高级电视观看功能。解决直接视频广播(DVB)和DirecTV®标准,BCM7315可在全球主要卫星电视市场部署。 功能 全数字 数据传输处理器 符合MPEG-ATSC标准的音频/视频解码器 应用程序 机顶盒...

  ACFL-6212T-000E 10MBd双通道,双向R2Coupler®光电耦合器

  Broadcom ACFL-6212T是一款专为双向数字通信而设计的汽车级双通道光电耦合器件。该器件具有两个内部彼此成180度对准的光耦合器通道,为双向Tx / Rx数据通信设计和电路板布局提供最佳芯片引脚配置。两个通道采用电气独立和电隔离,提供理想的隔离双向电力系统通信接口。 该设备针对支持数据的高速系统进行了优化速率高达10 MBd,采用紧凑型SSO-12封装,与SSO-8封装相媲美。 Broadcom R2Coupler隔离产品提供增强的绝缘和可靠性关键的汽车和高温工业应用所需。 功能 符合AEC-Q100 1级测试指南的汽车合格 工作温度范围为-40°C至+ 125°C 5V CMOS输出 8mm爬电距离和间隙 数据速率高达10 MBd LED电流驱动(IF):4至15 mA 低传播延迟:100 ns(最大值) Vcc范围:3至5.5 V 紧凑,可自动插入的拉伸SO12封装 全球安全认证: - UL 1577批准,Viso = 5,000 Vrms持续1分钟。 - CSA组件验收通知5 - IEC 60747-5-5,EN / DIN EN 60747-5-2,Viorm = 1,140 Vpeak 应用程序 汽车CANBus和SPI通信接口 汽车电源转换器隔离 高温数...

  Broadcom的BCM7429是一款多房间高清数字视频录像机(DVR)机顶盒(STB)片上系统(SoC)解决方案。 BCM7429是一款多房间高清DVR机顶盒(STB)片上系统(SoC)解决方案。该芯片集成了MoCA技术,可提供双倍的视频带宽和更高的安全性。 BCM7429允许制造商提供更高能效的系统,采用先进的电源管理技术,实现低功耗睡眠和Wake-on-Lan(WOL)模式。 功能 与MoCA 1.1相比,MoCA 2.0提供了超过两倍吞吐量性能和容量的家庭视频分发标准;针对低功耗要求的关键电源管理功能; MoCA 2.0支持改进的数据包错误率,为运营商提供更高的服务质量(QoS)级别,并有效利用更多数量的调谐器/解调器 MoCA 2.0提供与MoCA 1.0和1.1的完全互操作性,同时还提供MoCA 2.0节点的完整性能 应用 h3

  Broadcom的BCM7572是一款DTA有线机顶盒系统级芯片(SoC)解决方案,适用于有线电视服务提供商将模拟用户直接转换为高清节目。 Broadcom的BCM7572是一款DTA有线机顶盒系统级芯片(SoC)解决方案,面向有线电视服务提供商,可将模拟用户直接转换为高清节目。 SoC提供运营商提供额外高清内容所需的网络容量。 BCM7572降低了制造商的整体物料清单(BOM)成本。 功能 x16 DDR2内存控制器和串行闪存 集成HDMI用于高质量高清显示的发射器和高清MPEG2 / AVC解码器 QAM解调器,MIPS32®级CPU,数据传输处理器,可编程音频核心,四个视频和两个音频数模转换器,以及用于各种STB控制/接收器功能的外围接口。 支持各种卡和无卡安全设备的高级安全性。 应用 HDTV ...

  ACPL-244-500E 交流输入,多通道半间距光电晶体管光电耦合器

  ACPL-244-500E是交流输入四通道半节距光电晶体管光电耦合器,每个光电耦合器包含2个反向并联连接的发光二极管。光耦合到4个独立的光电晶体管.ACPL-224-500E是一个交流输入双通道半节距晶体管光电耦合器,每个光电耦合器包含2个反向并联连接的发光二极管。光耦合到2个独立的光电晶体管。 对于这两种器件,输入输出隔离电压的额定值为3,000 VRMS。响应时间tr通常为2μs,而输入电流为+ 1mA时最小CTR为20%。 ...

  Broadcom的MGA-412P8是802.11 b / g WLAN功率放大器,采用微型2 x 2 x 0.75 mm无引脚塑料芯片载体(LPCC)封装。功率放大器专为1.7GHz的应用而设计。至3GHz频率范围,但它针对IEEE 802.11 b / g WLAN应用进行了优化。紧凑的占位面积,低调,集成功率检测器,断电功能和出色的功率效率使MGA-412P8成为移动IEEE的理想选择802.11b / g WLAN应用。 通过使用专有的Broadcom GaAs增强模式pHEMT工艺实现了同类最佳的电源效率。对于54Mb / s数据速率(OFDM调制),它在3%EVM下提供19.0 dBm线Mb / s(CCCK调制)数据速率时提供23dBm。 特性 MGA -412P8线 GHz频率范围内的无线 dBm P1dB 19.0 dBm线 应用 用于IEEE 802.11 b / g WLAN应用的功率放大器 蓝牙功率放大器 2.4GHz ISM频段应用...

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