基于VPC3的PROFIBUS-DP智能从站设计

　　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)。