现场总线PROFIBUS-DP从站技术研究与产品开发

论文摘要

随着现场总线技术在工业领域的发展，越来越多的智能设备带有相应的总线接口。在对现场总线PROFIBUS-DP技术的发展，应用以及通信协议等相关内容进行详细的介绍之后，本文阐述了DP V0／V1从站接口开发过程中所需的相关知识与问题。在已经成熟的硬件技术基础上，对现场总线V0／V1状态机制进行了深入的研究，并详细介绍了内部软件的实现方案及流程。根据我国目前市场现状及产品具体要求，PROFIBUS-DP总线接口的应用与开发有着一定的现实意义。经过成本以及可能性的考虑，在现存的各种实现方案中，本课题DP V0／V1总线接口的开发采用协议芯片SPC3加MCU的技术方案。由于国内总线接口硬件技术的成熟，课题的重点放于通信状态机制的研究，内部软件的实现以及最终的测试调试过程。本文对硬件电路只进行了简单介绍，详细阐述了状态机制程序流程及各程序模块的原理与编写，对一些容易失误的细节亦给出了解决方法。经过多次认证实验室调试及修改程序，最终产品通过测试达到预期目标。不仅符合DP通信状态机制，同时优化了V0接口内部程序，并为国内V1接口开发提供了理论方法。本课题的研究，为国内PROFIBUS-DP产品开发提供了示例与补充，使得相关程序开发更加简洁并理论化。最终成果极具市场潜力，对自动化控制技术和现场总线仪表的研究具有推动作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概论
• 1.1 现场总线PROFIBUS概貌
• 1.2 课题来源
• 1.3 课题主要任务
• 1.3.1 硬件物理层实现
• 1.3.2 实现PROFIBUS的DPV0/DPV1通信功能
• 1.4 课题实现的意义
• 第二章 DP-V0/V1状态机制
• 2.1 V0状态机制
• 2.1.1 POWER-ON状态
• 2.1.2 WAIT-PRM状态
• 2.1.3 WAIT-CFG状态
• 2.1.4 DATA-EXCH状态
• 2.1.5 相关报文
• 2.2 V1状态机制—V0的扩展
• 2.2.1 DPV1状态机制简介
• 2.3 V0与V1的结合使用
• 2.4 总线时间参数
• 2.4.1 总线周期
• 2.4.2 总线循环时间
• 第三章 PROFIBUS-DP从站接口硬件设计
• 3.1 PROFIBUS-DP总线接口硬件电路原理
• 3.2 总线协议智能芯片SPC3结构与性能
• 3.2.1 SPC3的基本特性
• 3.2.2 SPC3内部空间分配
• 3.3 DP总线接口外围电路
• 第四章 接口内部软件的设计
• 4.1 数据结构与程序流程简介
• 4.2 V0部分程序
• 4.2.1 芯片SPC3初始化
• 4.2.2 DP通信外部中断
• 4.2.3 DP通信数据交换
• 4.3 V1部分程序
• 4.3.1 V1相关数据结构
• 4.3.2 V1部分初始化
• 4.3.3 V1部分中断
• 4.3.4 V1通信数据传输
• 第五章 PROFIBUS-DP总线从站接口的测试
• 5.1 测试目的与要求
• 5.2 PROFIBUS-DP的从站物理信号测试
• 5.3 DP-V0状态机制测试
• 5.3.1 测试工具
• 5.3.2 基本信息测试
• 5.3.3 状态保护测试
• 5.3.4 SYNC/FREEZE选择性功能测试
• 5.4 时间参数测试
• 5.4.1 从站最小回答间隔测试
• 5.4.2 TSDR测试
• 5.4.3 WD定时相关测试
• 5.5 最终测试结论
• 第六章 结论与体会
• 6.1 结论
• 6.1.1 取得的成果
• 6.1.2 存在问题及改进措施
• 6.2 经验和体会
• 参考文献
• 附录1:硬件原理图
• 附录2:内部程序SPC3芯片数据结构
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书