|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
$ h+ u2 m. y- n5 K# T* ?$ p0 J摘要:针对目前自动化领域两种流行的现场总线CAN和Profibus通信协议标准互不相容的问题，提出了一种基于单片机、SPC3 和( u. E$ A) Q/ x8 N$ i
SJA1000组建CAN- Profibus- DP总线桥的设计方案，以解决各总线协议标准相互协调与兼容的问题;文中重点阐述了单个CAN节点
0 a) } y. i3 N和单个Profibus-DP从站节点之间通信的硬件和软件设计与实现;该方法能很好地将CAN总线和Profibus-DP总线形成统一的多点测( z+ g$ _5 T `& ?
控网络，具有通信速度快，稳定的性高、低成本等特点，可应用于具有一站多级或多站伺服机构的工业控制系统中.
9 F2 q) i# P. ]! y关键词:现场总线;总线桥; Profibus- DP; CAN
* e1 b* s) f' h: g8 Z0引言
5 ^) q: N) _& {# g& s1 }现场总线(field bus)是- -种应用于各种自动化领域的现
* I( i+ Y1 Y* n) ^' k. B场智能设备间实现双向串行多节点数字通信的通信网络，它是
3 C" m, [# z& B5 i工厂计算机网络到现场级设备的延伸。目前在全球范围内有几
# b' t( p& l0 }7 E7 |% ~* D十种不同的现场总线标准，但这些标准和协议存在着很大的差+ m1 E% d4 D1 t; r, p7 r- O
异，给使用带来了复杂性，影晌了开放性和可互操作性.因% o+ p8 R& z+ P" {: X* M2 X
此，研究不同现场总线系统的互联和协议的转换具有十分重要9 N/ B6 ^% G8 F) e; k+ B* Y0 n
的意义，可以使用户在选择产品时有更大的灵活性。8 O. Z/ ~) n: Q0 L
CAN总线和Profibus总线是两种应用非常广泛的现场总' e1 `* |& K0 f6 S# ^5 J$ Q
线凹。CAN总线价格低廉、通信方式灵活、抗干扰性好，适
( _" M3 ^* ]/ @, B7 n用于工业控制领域的各个方面; Profibus523J 总线可分为DP. .
# ^3 ?4 C' F( [1 P! Z iPA、FMS,其中以Profibus- DP应用范围最为广泛，它主要
5 z! ?& Y2 K$ ^应用于控制末端的传感器和执行器的高速数据传输，特点是速, n, v& N. @- \5 s# W
度快、实时性好。由于CAN总线和Profibus总线的在数据链: {9 i3 r& P& w% H: m( B- b1 V3 V
路层的传输协议不同，使两种现场总线设备的通信不很畅通，
: G- |" B3 G. k, l5 r3 I为此必须设计一总线桥以完成两者之间的协议转换。
" {0 C, ~0 h! P. J. a# G- X文中给出一种基于单片机的可实现CAN与Profibus- DP o* m6 } u, Z+ h9 }$ s& l/ x
之间协议转换的低成本总线桥。: B3 M$ k8 V2 S, h
1设计方案
$ V, e) L9 u, d4 r2 ]( G1.1 设计原理
, z$ H0 R6 M/ l9 U, f1 j& |- FCAN总线和Profibus-DP总线以OSI模型为参考模型,
( H* t; k6 C# j2 d% n; b6 U
( B. z. W& Z9 a" x都只定义了物理层和数据链路层，而省略了其余的3~7层，6 J/ Z: T# u5 B* d2 }) M* w+ m
但是两者在数据链路层的规范和协议完全不同，所以要进行两
3 y" Z6 l9 m* f; e0 L者之间的通信就必须进行协议转换]。如在CAN总线中，数
w0 f, _' M- K* b; v0 z据帧中的数据域为0~8个字节，而在Profibus- DP 总线中，" S' U( _3 Z8 ^% }8 {
数据字段长度是可变的，数据帧包括1~246个数据字节。因' k& D! m, N( I) y) A( |# t% m
此，总线桥的作用就是把- -种总线上传来的数据，经过解析数
; k) b: N# F$ q7 A据包后获取用户需要的信息，然后再按照另一种总线的协议对
6 c& ^3 m9 p2 `- Z. E' Y其进行打包，然后发送到该总线对应的设备中去。% @3 s! r5 c* o
1.2 总线桥结构# ^0 p. j/ A! V1 P
CAN- Profibus- DP总线桥主要包括、CAN总线接口、, M1 s: B. L1 f* g
Profibus- DP总线接口、处理器控制电路、隔离电路以及总, A' n' X( ^$ c; q0 i: p. }
线驱动电路，其硬件结构如图1所示。
9 M7 {6 Z2 h0 J( C" s+ {/ R图1 CAN- PROFIBUS- DP总线桥的硬件结构3 ?* ]% O' ~' X) r2 x& d
其中，系统微处理器选用单片机AT89C52; SPC3 是Pro-
) a4 Z" e0 @+ J4 L4 Q" `fibus- DP的专用通信芯片，内部集成了完整的DP协议，最
' T' D3 j& ]- s7 g% ~& r大数据传输速率为12Mbps,可自动检测并调整数据传输速9 m2 R$ n/ I8 o
率，集成看门狗，外部时钟为24MHz或48MHz,5V供电;8 z6 O. Q7 D9 x! k* ^" V
SJA1000是CAN控制器，具有扩展的接收缓冲器，64 字 o- ]2 \ j, A; y8 z+ t* p. u
节的FIFO结构，支持CAN2.0B，支持11位和29位的识别$ y) ^: N m( ~" x, `
码，位速率可达1Mbit/s, 24 MHz的时钟频率，5 V供电;
, m4 x* s4 v0 n1 `( HCAN总线- -侧的光耦隔离器件采用6N137, CAN驱动芯% U0 r1 K2 ~$ a, J8 m" W$ f
片为TJA1050;
/ w/ @6 M/ c3 Z; zProfibus- DP总线一侧则采用双向隔离器件ADuM1201& [! ~$ O- b$ H2 ]
和光耦隔离器件TLP521，驱动芯片为SN75ALS176.
" l) ]2 u7 j$ _; L- P9 y! O
- ?! ~; u/ `! D5 I' Y2 \9 h3 W) K8 \
; {7 {# D, Y5 x: ~( k
附件下载：
( O' o, Q/ W7 o6 H8 s7 B# }. u6 n" F+ }- b
|
|
/1 
发表于 2020-4-22 09:47
收藏
淘帖
支持！
反对！
