基于FPGA的PROFIBUS-DP從站接口研究.pdf

1、PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)是當(dāng)今控制領(lǐng)域的一個熱點。目前國內(nèi)對于PROFIBUS-DP的應(yīng)用和研究主要以西門子等國外大公司的成套設(shè)備為主，用單片機(jī)+固態(tài)程序的方法做PROFIBUS-DP接口控制器的技術(shù)比較成熟，而自主開發(fā)PROFIBUS-DP通用接口的研究卻比較少。針對這一現(xiàn)狀，本論文采用FPGA做控制器，提出了基于FPGA技術(shù)的從站接口通信模塊的設(shè)計方案，使具有RS-232接口的從站可以通過該接口通信模塊與PROFIBUS-DP主

2、站進(jìn)行通訊連接。 論文首先對PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行概述，主要從現(xiàn)場總線的技術(shù)特點、協(xié)議結(jié)構(gòu)、傳輸技術(shù)、存取協(xié)議等方面進(jìn)行介紹。對PROFIBUS-DP系統(tǒng)組成和配置、工作方式及數(shù)據(jù)傳遞、DP的功能和從站狀態(tài)機(jī)制等進(jìn)行研究和分析。然后詳細(xì)論述了基于PROFIBUS-DP的通信接口的硬件及軟件實現(xiàn)。 在硬件設(shè)計中，本文從PROFIBUS協(xié)議芯片SPC3實現(xiàn)的具體功能出發(fā)，結(jié)合EDA(Electronic Desig

3、n Amomation)設(shè)計自項向下的設(shè)計思想，給出了總線接口的總體設(shè)計方案。同時給出其設(shè)計邏輯框圖、算法流程圖、引腳說明以及部分模塊的仿真結(jié)果。并充分考慮了硬件的通用性及將來的擴(kuò)展。 本設(shè)計使用VHDL描述，在此基礎(chǔ)之上采用專門的綜合軟件對設(shè)計進(jìn)行了綜合優(yōu)化，最后在FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片EP1C6上得以實現(xiàn)。在軟件設(shè)計中，詳細(xì)介紹了通信接口的軟件設(shè)計實現(xiàn)，包括狀態(tài)機(jī)的實現(xiàn)、各