嵌入式多網(wǎng)絡協(xié)議轉(zhuǎn)換器的研究與設計.pdf

1、現(xiàn)場總線作為新一代的控制系統(tǒng)實時性好，穩(wěn)定性高，被廣泛應用在工業(yè)現(xiàn)場，但它同時存在多個標準。這樣，多種總線之間的通信將給用戶帶來很大的不便，而且現(xiàn)場總線普遍通信速率較低。以太網(wǎng)應用基礎廣泛，可以滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡高速穩(wěn)定的要求，但它用在底層設備中還存在著諸如實時性、本質(zhì)安全性等問題。利用兩者的優(yōu)勢，在工業(yè)現(xiàn)場總線上推進以太網(wǎng)，形成企業(yè)管控一體化是工控領域里面的研究重點。
　　 本文在對現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)的研究分析基礎上，設計研發(fā)

2、一種多協(xié)議轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)一個系統(tǒng)中的多種現(xiàn)場總線能分別與以太網(wǎng)進行協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，解決工控網(wǎng)絡設備層和信息層的銜接問題，具有良好的實用性和應用前景。設計中采用的現(xiàn)場總線有CAN和PROFIBUS_DP總線、串行接口RS232總線。文章從硬件和軟件的角度詳細的論述了該轉(zhuǎn)換器的設計方案和實現(xiàn)方法。
　　 在對CAN和PROFIBUS_DP總線協(xié)議結(jié)構以及通信存取方式的研究基礎上，提出了以ARM7處理器LPC2378為核心，在其RAM中設

3、置CAN接口、PROFIBUS_DP接口、RS232接口和以太網(wǎng)接口的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，主控制器控制各接口數(shù)據(jù)緩沖區(qū)交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)各接口數(shù)據(jù)和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。
　　 針對硬件平臺設計的通用性和兼容性，采用模塊化設計的方法，設計了主控制器模塊、以太網(wǎng)模塊、CAN模塊、PROFIBUS_DP模塊以及串口模塊。根據(jù)轉(zhuǎn)換器的硬件總體方案，主控制器模塊闡述了LPC2378處理器的硬件資源及片外圍器件的選擇原則，研究并設計了電源、實時時鐘、JT

4、AG調(diào)式電路和系統(tǒng)復位電路；以太網(wǎng)模塊基于處理器LPC2378集成的MAC，在外部擴展PHY芯片DM9161A；CAN模塊的設計基于LPC2378內(nèi)部兩路符合CAN2.0規(guī)范的CAN控制器，在外部擴展隔離收發(fā)器CTM8251AT；PROFIBUS_DP采用了控制器加協(xié)議芯片的結(jié)構，選用PROFIBUS_DP專用協(xié)議芯片VPC3+C完成協(xié)議的解析；RS232串行接口采用MAX3232實現(xiàn)串口電平的轉(zhuǎn)換。
　　 根據(jù)本協(xié)議轉(zhuǎn)換器的軟