[发明专利]一种用于PROFIBUS的光纤接口转换模块的实现方法

权利要求书

1.一种用于PROFIBUS的光纤接口转换模块的实现方法，所述PROFIBUS光纤接口转换模块的硬件，主要由现场可编程逻辑门阵列FPGA程序模块、PROFIBUS总线RS-485接口芯片以及光纤收发器模块组成；其中RS-485接口芯片用于连接PRUFIBUS总线网络，并在FPGA程序模块与PROFIBUS网络之间进行信号电平转换与传输；光纤收发器模块用于连接光纤线缆，并在FPGA程序模块与光纤线缆之间进行光/电转换和信号传输；现场可编程逻辑门阵列FPGA程序模块主要用于完成报文解析、波特率自适应、调制/解调和报文收/发功能；

其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤①：搜索和获取PROFIBUS总线报文数据波特率；

上电后，光纤接口转换模块在对PROFIBUS总线报文数据进行采样之前，要获取PROFIBUS总线报文数据波特率；可编程逻辑门阵列FPGA程序模块通过判断当前采样的PROFIBUS总线RS-485接口报文数据、或解调后的光纤收发器接收的数据是否符合PROFIBUS总线报文数据结构的方法，实现搜索和锁定当前PROFIBUS总线报文的数据波特率，从而完成波特率自适应过程；

步骤②：采样PROFIBUS总线报文数据，并将采样值写入接收数据缓存；

在可编程逻辑门阵列FPGA程序模块锁定当前PROFIBUS总线报文数据波特率的前提下，可编程逻辑门阵列FPGA程序模块利用波特率采样脉冲对PROFIBUS总线RS-485接口输入的报文数据或解调后的光纤收发器接口数据进行采样，并将采样值写入接收数据缓存；

步骤③：对PROFIBUS接收缓存数据进行调制运算，将运算结果发送至光纤收发器；

在可编程逻辑门阵列FPGA程序模块锁定当前PROFIBUS总线报文数据波特率的前提下，可编程逻辑门阵列FPGA程序模块对接收数据缓存中采样的PROFIBUS总线报文数据进行调制运算，调制运算采用将采样数据与特定频率的方波进行异或运算的方法实现，调制运算后的数据增加起始符和结束符后，经过光纤收发器发送至下一级光纤接口转换模块；

步骤④：对光纤调制数据进行解调运算，解调运算输出数据写入发送数据缓存；

上电后，当解调模块从光纤收发器接收端搜索到来自光纤总线的调制报文数据起始符后，开始对报文数据进行解调运算；本步骤不依赖于PROFIBUS数据波特率是否已被锁定；

解调运算采用将光纤收发器接收的调制信号与调制运算中所述特定频率的方波进行异或运算的方法实现，解调运算产生的输出数据为PROFIBUS总线报文数据，可编程逻辑门阵列FPGA程序模块将该数据写入发送数据缓存，同时送往接收串口数据模块；

步骤⑤：将发送数据缓存中的报文数据发送至PROFIBUS总线；

在可编程逻辑门阵列FPGA程序模块锁定当前PROFIBUS总线报文数据波特率的前提下，可编程逻辑门阵列FPGA程序模块将发送数据缓存中解调出的PROFIBUS报文数据，按照锁定的波特率，通过RS-485接口芯片发送至PROFIBUS总线。

2.根据权利要求1所述的一种用于PROFIBUS的光纤接口转换模块的实现方法，其特征在于，所述光纤接口转换模块能够搜索的波特率范围包括9.6KBit/s、19.2KBit/s、45.45KBit/s、93.75KBit/s、187.5KBit/s、500KBit/s、1.5MBit/s、3MBit/s、6MBit/s、12MBit/s，共10个波特率值。

3.根据权利要求1所述的一种用于PROFIBUS的光纤接口转换模块的实现方法，其特征在于，可编程逻辑门阵列FPGA程序模块按照实现功能可划分为接收串口数据模块、发送串 口数据模块、接收数据缓存模块、发送数据缓存模块、波特率搜索与锁定模块、波特率发生器模块、报文帧判决模块以及调制模块和解调模块。

4.根据权利要求3所述的一种用于PROFIBUS的光纤接口转换模块的实现方法，其特征在于，波特率搜索与锁定模块程序流程是：上电后，波特率搜索与锁定模块处于搜索状态，按不同的波特率依次、反复对PROFIBUS总线报文进行采样，直至报文帧判决模块发送报文帧判断正确结果标识，此时停止搜索波特率，模块进入波特率锁定状态；此后，如果由于总线波特率改变、或总线报文中断原因，使报文帧判决模块的判断结果发生变化，则波特率搜索与锁定模块将重新进入搜索状态，重复以上过程。