[发明专利]基于DPC31的过程现场总线DP/PA一体化嵌入式从节点通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业现场总线通信技术领域，特别是涉及一种具有广泛通用性的集PROFIBUS-DP/PA从节点功能为一体的嵌入式通信接口装置。

背景技术

过程现场总线PROFIBUS（Process Field Bus）标准是一种国际化、开放式、不依赖与设备生产商的现场总线标准。它广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化以及楼宇、交通电力等领域的自动化。它是世界上仅有的几个开放式现场总线标准之一，也是我国工业自动化领域行业标准中为数不多的现场总线标准之一。在十多年的开发和应用实践过程中，PROFIBUS以其技术的成熟性、完整性和应用的可靠性等多方面优秀表现，使其在现场总线技术领域中成为国际市场上的领导者。

对于PROFIBUS产品的开发，主要包括PROFIBUS-DP、PA产品，国外许多公司，如：IBM、MOTOROLA、SIEMENS、M2C等公司都有全套的产品以及用于PROFIBUS-DP/PA主站和从站开发的特定用途的集成电路（ASIC）供用户使用。相对于国外快速发展的状况，国内在这方面的研究显得十分不足，还处于初步使用阶段。因此PROFIBUS产品在我国的发展空间还很大，但是由于开发成本太高、开发周期较长、专业技术人员的匮乏等等问题使得国内自主研发PROFIBUS相关产品面临着种种困难。

而且目前国内外开发的PROFIBUS产品，基本都只支持单一的协议，比如：瑞典HMS公司的PROFIBUS-DPAB4005嵌入式通信模块只支持DP协议，相应的一些PA产品也只有PA接口。当工业现场包括DP和PA两个总线网络时，就需要购买两个不同协议的从节点装置。或者说当工业现场总线网络由DP改为PA时，相应的原从节点装置就不能使用了，因为原节点装置只支持DP总线协议，只能购买新的支持PA总线协议的装置。这就造成了极大的不便和资源的浪费。

因此目前迫切需要开发出一种装置，可以不需要外部设备对PROFIBUS-DP/PA总线的支持，既可以通过本装置实现外部设备与PROFIBUS-DP/PA总线的通信。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于西门子协议芯片DPC31的集DP/PA从节点功能为一体的嵌入式从节点通信装置，该装置具有广泛的通用性，无需外部设备或者现场装置对PROFIBUS-DP/PA协议的支持，通过该嵌入式从节点通信装置就可以实现外部设备或者现场装置与PROFIBUS-DP或者PA总线的通信；用户可通过DP/PA选择电路设置该装置的节点类型从而与想要进行通信的总线匹配；同时通过指示电路可反映当前通信接口装置的工作情况，方便工作人员进行装置的故障监控和排查。

本发明提供的基于DPC31协议芯片的过程现场总线DP/PA一体化嵌入式从节点通信装置，包括主控制单元、DPC31通信单元、电源电路、外部数据交换电路和用户接口电路五部分，其中，

主控制单元：

由微处理器、DP/PA选择电路以及LED指示电路构成，微处理器分别连接DP/PA选择电路和LED指示电路；所述主控制单元，用于控制DPC31通信单元进行总线通信，可通过DP/PA选择电路设置从节点类型，并通过LED指示电路指示通信接口装置的当前工作状态；

DPC31通信单元：

由西门子协议芯片DPC31、MUX多路选择电路、RS-485驱动电路、DP时钟电路、SIM1-2调制解调电路以及PA时钟电路构成，DPC31芯片与MUX多路选择电路双向连接，MUX多路选择电路同时分别与RS-485驱动电路、DP时钟电路、SIM1-2调制解调电路以及PA时钟电路双向连接，DPC31芯片还与主控制单元中的微处理器双向连接；所述DPC31通信单元实现了DP/PA总线协议的物理层、现场总线数据链路层以及部分应用层功能，与主控制单元一起构成一个完整的DP/PA从节点，实现用户与DP/PA总线的通信；

电源电路：

由稳压芯片和若干电源隔离芯片构成，电源电路通过用户接口电路与外部设备相连；整个电源电路采用5V供电，电源输入由外部设备提供；电源电路的输出为整个嵌入式从节点通信装置各部分电路提供所需电源；

外部数据交换电路：

由一片双口RAM芯片及其外围电路构成，外部数据交换电路分别与用户接口电路和主控制单元中的微处理器双向连接，通过用户接口电路实现外部设备与本嵌入式从节点通信装置的数据交换，进而实现外部设备与PROFIBUS DP/PA总线的数据通信；

用户接口电路：