[发明专利]Profibus-DP和Modbus集成化从节点装置

权利要求书

1.一种Profibus-DP和Modbus集成化从节点装置，其特征在于该装置由基于微处理器STC90C51RD+的协议处理与通信接口单元和协议切换与RS-485接口单元构成；

基于微处理器STC90C51RD+的协议处理与通信接口单元，用于处理Profibus-DP和Modbus完整的通信协议，包括有：

微处理器，用于对Profibus-DP总线的通信协议芯片SPC3进行初始化配置和处理其用户程序，处理完整的Modbus通信协议，通过外部数据交换接口电路完成和外部设备的通信，接收拨码开关电路设置的从站地址号；

外部数据交换接口电路，为整个装置提供电源，通过与微处理器双向连接实现微处理器与外部设备的双向连接；

电源电路，与外部数据交换接口电路连接，通过外部设备为电源电路提供5V电源，电源电路同时与微处理器连接，再通过电源隔离芯片，分别为主装置和RS485接口驱动侧提供稳定5V电源；

拨码开关电路，与微处理器双向连接，用于设置SPC3的节点号；

SPC3通信协议芯片，和微处理器双向连接，内部集成了全部Profibus-DP数据链路层的通信协议，通过微处理器对SPC3进行配置和数据管理，完成和Profibus-DP主站的正常通信；

协议切换与RS-485接口单元，包括有：

从站协议切换电路，与基于微处理器STC90C51RD+的协议处理与通信接口单元中的微处理器双向连接，完成装置在两个协议之间进行切换；

光耦隔离和RS-485接口驱动电路，内部与从站协议切换电路双向连接，并与基于微处理器STC90C51RD+的协议处理与通信接口单元中的SPC3通信协议芯片双向连接，外部与Profibus-DP和Modbus工业现场总线双向连接，一方面将RS-485接口驱动侧的电源和主装置的电源隔离开，另一方面能方便的接入Profibus-DP或Modbus现场总线控制系统。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的基于微处理器STC90C51RD+的协议处理与通信接口单元还包括指示电路；指示电路和微处理器连接，通过指示电路显示当前通信接口装置的工作状态，当该装置工作异常时，指示电路显示出异常信号，排除异常后，指示信号显示正常。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的协议切换与RS-485接口单元中，从站协议切换电路，由三态门电路和跳线电路组成；跳线电路一端和5V电源连接，另一端经过限流电阻和微处理器的一个I/O口连接，通过程序判断该I/O口的高低电平状态，当该I/O口为高电平时，程序跳入Profibus-DP主程序，执行Profibus-DP从节点功能，当该I/O口为低电平时，程序跳入Modbus主程序，执行Modbus从节点功能；微处理器的读、写和发送控制引脚既通过SPC3与RS-485接口连接，同时读、写信号线也经过三态门电路与RS-485接口连接，当装置作为Profibus-DP从节点时，三态门电路处于高阻状态，微处理器的读和写引脚与SPC3双向连接，当装置作为Modbus从节点时，三态门电路导通，微处理器的读和写引脚直接和RS-485接口电路双向导通，SPC3不被选中。

4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的拨码开关电路包括八位拨码开关和三态双向总线收发器74LS245，其中74LS245一侧总线和拨码开关连接，另一侧总线和微处理器的P0口连接，通过拨码开关对Profibus-DP协议从站地址号进行设定。

5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述的外部数据交换接口电路包括地址锁存器74HC573、双口RAM即IDT7130和一个14×2的2mm标准接插件；一个双口RAM芯片具有两套独立的地址、数据和控制线，允许两个CPU同时对该存储器芯片进行随机性访问，作为微处理器与外部设备的共享数据存储器，用于交换微处理器与外部设备之间的数据，两套独立的逻辑控制线确保两个单片机对其同一单元读写操作的正确性，解决端口争用问题；双口RAM的右侧地址总线与控制总线和微处理器单向连接，由微处理器提供地址和逻辑控制信号，双口RAM的右侧数据总线和微处理器双向连接，双口RAM左侧数据、地址和控制总线连接在接口电路上，由外部设备提供地址、数据和逻辑控制信号；通过一组14×2的间距2.0mm的标准接插器件，使其与双口RAM左侧数据、地址和逻辑控制总线双向连接，方便外部设备的接入。