專利名稱：Profibus現(xiàn)場總線PCI卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域，特別是Profibus現(xiàn)場總線PCI卡。
背景技術(shù)：
PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準，該標準于1995年被批準成為歐洲工業(yè)標準(EN50170)，1999年成為國際標準(IEC61158)，2001年已被定為我國國家行業(yè)標準。PROFIBUS總線技術(shù)已在制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化、樓宇自動化和電力、交通等領(lǐng)域的自動化過程中得到了廣泛應(yīng)用。
PROFIBUS由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS三個部分組成。其中，PROFIBUS-DP主要用于現(xiàn)場設(shè)備級的控制系統(tǒng)與分散式I/O設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，解決自動控制系統(tǒng)通過高速串行總線與分散的現(xiàn)場設(shè)備之間的通訊任務(wù)。使用PROFIBUS-DP可取代現(xiàn)場的24V或4～20mA的并行信號傳輸技術(shù)。
PROFIBUS-DP系統(tǒng)安裝簡單，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達12MBit/s，支持多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)(總線型、星型、環(huán)型)以及可選的光纖雙環(huán)冗余。它是一個主/從方式工作的總線系統(tǒng)，主站功能可由自控儀表/系統(tǒng)(1類主站)或一個PC(2類主站)來完成。1類主站完成自動化調(diào)節(jié)和控制功能，通過循環(huán)和非循環(huán)的報文對現(xiàn)場儀表進行完全訪問。2類主站在需要時可通過非循環(huán)報文同1類主站交換上傳、下裝和診斷數(shù)據(jù)，以及同現(xiàn)場儀表交換數(shù)據(jù)。
PCI總線標準現(xiàn)在已經(jīng)成為廣泛使用的微型計算機接口標準，舊有的ISA總線標準已被PCI總線標準所取代。
將上述兩項新技術(shù)結(jié)合起來所開發(fā)的HK-DP30S PCI總線智能Profibus-DP主站通信卡產(chǎn)品，是構(gòu)成Profibus-DP現(xiàn)場總線應(yīng)用系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于將HK-DP30S Profibus-DP主站通訊卡插入PC機PCI總線擴展槽，實現(xiàn)Profibus-DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)1類或2類主站功能，對系統(tǒng)中的從站進行控制，構(gòu)成Profibus-DP現(xiàn)場總線自動化應(yīng)用系統(tǒng)。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的Profibus現(xiàn)場總線PCI卡是由雙端口存儲器、通訊控制微處理器、PCI總線控制器、配置數(shù)據(jù)存儲器、通訊控制電路、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、復位電路、調(diào)試接口電路、加密電路、隔離型總線驅(qū)動電路構(gòu)成；其中，雙端口存儲器與通訊控制微處理器、PCI總線控制器相連接；配置數(shù)據(jù)存儲器與PCI總線控制器相連接；通訊控制微處理器與通訊控制電路、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、復位電路、調(diào)試接口電路、加密電路相連接；隔離型總線驅(qū)動電路與通訊控制電路相連接。
-所述的PCI總線接口電路由PCI總線控制器PCI9052芯片和XC9536-15VQ44C芯片構(gòu)成。
-所述的配置數(shù)據(jù)存儲器電路由FM93CS46M8芯片構(gòu)成，同時還可以采用的型號有BR93LC46FJ。
-所述的雙端口存儲器電路由IDT7006L55PF芯片構(gòu)成，同時還可以采用的型號有CY7C006-55AC。
-所述的通訊控制電路由ASPC2芯片構(gòu)成。
-所述的通訊控制微處理器電路由AM188ER-40KC芯片和XC9536-15VQ44C芯片構(gòu)成。
-所述的程序存儲器由AM29F040B-70JC芯片構(gòu)成。
-所述的數(shù)據(jù)存儲器由HM628512BLFP-5芯片構(gòu)成。
-所述的復位電路由MAX706TESA芯片構(gòu)成。
-所述的調(diào)試接口電路由MAX232ACWE芯片構(gòu)成。
-所述的加密電路由由加密單片機MSP4301101AIPW，同時還可以采用的型號有MSP430C1111IDW、MSP430C1121IDW、MSP430F1121IDW等。
-所述的隔離型總線驅(qū)動電路由IL485芯片和A0505LS-1WDC/DC直流電源變換模塊構(gòu)成。
本實用新型產(chǎn)品固化有Profibus-DP通信棧軟件，可以實現(xiàn)Profibus-DP主站通信功能，可以對現(xiàn)場Profibus-DP從站設(shè)備進行組態(tài)及實時監(jiān)控，還具有數(shù)據(jù)存儲、自診斷等功能。


圖1為本實用新型產(chǎn)品的原理框圖圖2(a)、圖2(b)及圖2(c)為本實用新型產(chǎn)品的電路原理圖具體實施方式
參見圖1、圖2(a)、圖2(b)及圖2(c)PCI總線接口電路PCI總線控制器PCI9052芯片和XC9536芯片構(gòu)成，實現(xiàn)將PCI總線信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)控制邏輯信號，通過雙端口存儲器實現(xiàn)PCI總線和通訊控制微處理器交換Profibus-DP總線通訊信息。
配置數(shù)據(jù)存儲器電路由FM93CS46M8芯片構(gòu)成，同時還可以采用的型號有BR93LC46FJ。用來存放PCI總線實現(xiàn)即插即用功能所需的有關(guān)地址空間、中斷向量等參數(shù)。
雙端口存儲器由16K×8容量的IDT7006芯片構(gòu)成，用來實現(xiàn)主控微處理器向通訊控制微處理器發(fā)送Profibus-DP控制命令，以及通過它來查詢由其管理的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中各從站的相關(guān)信息。
通訊控制微處理器功能是由一片AMD188ER CPU芯片構(gòu)成，用來控制通訊控制器ASPC2的工作，實現(xiàn)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議控制。
程序存儲器是由一片容量為512K×8容量的AM29F040B FLASH存儲器芯片實現(xiàn)，用來存儲在通訊控制微處理器上運行的Profibus-DP鏈路層控制程序。
數(shù)據(jù)存儲器是由一片512K×8容量的HM628512靜態(tài)隨機存儲器芯片實現(xiàn)，用來存儲在通訊控制微處理器上運行的Profibus-DP鏈路層數(shù)據(jù)。
復位電路是由一片MAX706芯片實現(xiàn)，可以在系統(tǒng)上電和看門狗電路超時情況下，對通訊控制微處理器發(fā)出復位信號。
調(diào)試接口是由1片MAX232A芯片實現(xiàn)的RS232接口電路，用于AMD188ER控制軟件的調(diào)試。
通訊控制器電路是Profibus-DP的協(xié)議控制芯片ASPC2和可編程邏輯芯片XC9536構(gòu)成，實現(xiàn)了Profibus-DP主站網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中鏈路層的全部控制功能。ASPC2芯片通過其CPU接口與通訊控制微處理器AMD188 CPU相連，在控制軟件管理下，完成芯片初始化和網(wǎng)絡(luò)控制等功能。
隔離型總線驅(qū)動接口是由IL485高速隔離485芯片實現(xiàn)的，該芯片將ASPC2協(xié)議芯片輸出的網(wǎng)絡(luò)通訊信號轉(zhuǎn)換成高速RS-485差分信號與Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中的從站交換數(shù)據(jù)。
加密邏輯電路功能是由1片MSP430F1101單片機實現(xiàn)的，該單片機通過GPIO端口和AM188主控微處理器交換經(jīng)過加密算法處理過的數(shù)據(jù)，達到軟件加密的目的。
本實用新型產(chǎn)品的工作原理是這樣的本接口包括一路Profibus-DP主站接口，由Profibus-DP主站控制芯片ASPC2、AMD188CPU、16K×8DPRAM、512K×8 FLASHROM、512K×8RAM、可編程邏輯芯片CPLD、上電復位/看門狗電路、RS232接口電路、DC/DC和高速隔離485芯片構(gòu)成。
本接口同主控微處理器的接口功能通過DPRAM實現(xiàn)，主控微處理器將發(fā)出的各種PROFIBUS通訊命令寫到DPRAM中后，可由中斷方式或信號量查詢方式通知AMD188CPU取走并解釋執(zhí)行，主控微處理器也可以通過DPRAM查詢本接口和由其管理的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中各從站的相關(guān)信息。
本接口實現(xiàn)的Profibus-DP主站控制功能主要由ASPC2芯片實現(xiàn)，該芯片完成了Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中鏈路層的全部控制功能。ASPC2芯片通過其CPU接口與AMD188CPU相連，在控制軟件管理下，完成芯片初始化和網(wǎng)絡(luò)控制等功能。該芯片輸出的485通訊控制信號經(jīng)高速隔離485通訊接口芯片產(chǎn)生的高速485信號，通過雙絞線與Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中其他站點相連。
本接口上的CPLD電路實現(xiàn)控制邏輯功能。該芯片作為ASPC2芯片和CPU之間的控制信息交換的橋梁，可靈活的設(shè)計各種包括DMA、中斷和自檢診斷等控制邏輯，實現(xiàn)了ASPC2芯片以共享方式同交換CPU交換網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的各種信息。
CPU的上電復位/看門狗電路，除了可以在上電和看門狗電路超時情況下，對通訊控制微處理器發(fā)出復位信號外，還可在主控微處理器的GPIO信號控制下，發(fā)出復位信號。
本接口上的RS232接口電路用于控制軟件的調(diào)試。
本接口還提供2個LED分別顯示ASPC2通訊狀態(tài)和運行狀態(tài)。
權(quán)利要求1.Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，特征在于它是由雙端口存儲器、通訊控制微處理器、PCI總線控制器、配置數(shù)據(jù)存儲器、通訊控制電路、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、復位電路、調(diào)試接口電路、加密電路、隔離型總線驅(qū)動電路構(gòu)成；其中，雙端口存儲器與通訊控制微處理器、PCI總線控制器相連接；配置數(shù)據(jù)存儲器與PCI總線控制器相連接；通訊控制微處理器與通訊控制電路、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、復位電路、調(diào)試接口電路、加密電路相連接；隔離型總線驅(qū)動電路與通訊控制電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于PCI總線接口電路是由D5和D15芯片構(gòu)成，D15芯片型號為PCI總線控制器PCI9052，D5芯片型號為CPLD芯片XC9536-15VQ44C，實現(xiàn)將PCI總線信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)控制邏輯信號，通過雙端口存儲器實現(xiàn)PCI總線和通訊控制微處理器交換Profibus-DP總線通訊信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于配置數(shù)據(jù)存儲器電路由D12芯片構(gòu)成，D12芯片型號為FM93CS46M8，同時還可以采用的型號有BR93LC46FJ，用來存放PCI總線實現(xiàn)即插即用功能所需的有關(guān)地址空間、中斷向量等參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于雙端口存儲器電路由D9芯片構(gòu)成，D9芯片型號為IDT7006L55PF，同時還可以采用的型號有CY7C006-55AC。用來實現(xiàn)主控微處理器向通訊控制微處理器發(fā)送Profibus-DP控制命令，以及通過它來查詢由其管理的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中各從站的相關(guān)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于通訊控制器電路是由D13和D7芯片構(gòu)成，D13型號為Profibus-DP的協(xié)議控制芯片ASPC2，D7型號為可編程邏輯芯片XC9536-15VQ44C芯片，同時還可以采用的型號有XC9536-10VQ44C、XC9536-15VQ44I、XC9536-10VQ44I等芯片，該電路實現(xiàn)了Profibus-DP主站網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中鏈路層的全部控制功能；ASPC2芯片通過其CPU接口與通訊控制微處理器AMD188 CPU相連，在控制軟件管理下，完成芯片初始化和網(wǎng)絡(luò)控制等功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于通訊控制微處理器電路由D6芯片構(gòu)成，D6型號為AM188ER-40KC芯片，同時還可以采用的型號有AM188ER-40KI芯片，用來控制通訊控制器ASPC2的工作，實現(xiàn)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于程序存儲器由D4芯片構(gòu)成，D4型號是容量為512K×8容量的AM29F040B FLASH存儲器芯片，用來存儲在通訊控制微處理器上運行的Profibus-DP鏈路層控制程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于數(shù)據(jù)存儲器由D8芯片構(gòu)成，D8型號為512K×8容量的HM628512BLFP-5靜態(tài)隨機存儲器芯片，用來存儲在通訊控制微處理器上運行的Profibus-DP鏈路層數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于復位電路由D3芯片構(gòu)成，D3型號為MAX706TESA芯片，可以在系統(tǒng)上電和看門狗電路超時情況下，對通訊控制微處理器發(fā)出復位信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于調(diào)試接口電路由D1芯片構(gòu)成，D1型號為MAX232ACWE芯片，用于AMD188ER控制軟件的調(diào)試。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于加密電路由D2芯片構(gòu)成，D2型號為加密單片機MSP4301101AIPW，同時還可以采用的型號有MSP430C1111IDW、MSP430C1121IDW、MSP430F1121IDW。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，其特征在于隔離型總線驅(qū)動電路由D11芯片和D10構(gòu)成，D11型號為IL485芯片，D10型號為A0505LS-1W的DC/DC直流電源變換模塊，該電路將ASPC2協(xié)議芯片輸出的網(wǎng)絡(luò)通訊信號轉(zhuǎn)換成隔離的高速RS-485差分信號與Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中的從站交換數(shù)據(jù)。
專利摘要Profibus現(xiàn)場總線PCI卡，它是由雙端口存儲器、通訊控制微處理器、PCI總線控制器、配置數(shù)據(jù)存儲器、通訊控制電路、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、復位電路、調(diào)試接口電路、加密電路、隔離型總線驅(qū)動電路構(gòu)成；其中，雙端口存儲器與通訊控制微處理器、PCI總線控制器相連接；配置數(shù)據(jù)存儲器與PCI總線控制器相連接；通訊控制微處理器與通訊控制電路、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、復位電路、調(diào)試接口電路、加密電路相連接；隔離型總線驅(qū)動電路與通訊控制電路相連接。本實用新型產(chǎn)品固化有Profibus－DP通信棧軟件，可以實現(xiàn)Profibus－DP主站通信功能，可以對現(xiàn)場Profibus－DP從站設(shè)備進行組態(tài)及實時監(jiān)控，還具有數(shù)據(jù)存儲、自診斷等功能。
文檔編號H04L12/02GK2779742SQ20042012037
公開日2006年5月10日 申請日期2004年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者陳小楓, 祁泓, 李桃祁, 唐春霞 申請人:北京華控技術(shù)有限責任公司