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PROFIBUS-DP从站操作说明
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2017-12-04
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PROFIBUS-DP 基于西门子s7-300 plc 和stm32单片机从站连接设置,使用simatic manager 软件和keil5
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PROFIBUS-DP 从站操作说明
一、概述
PROFIBUS 是过程现场总线(Process Field Bus )的缩写,于 1989 年正式成为现场总线
的国际标准。在多种自动化的领域中占据主导地位,全世界的设备节点数已经超过 2000 万。
PRO FIBUS 由二三部分组成:PROFIBUS·FMS、PROFIBus-DP 和 PROFIBUS—PA。FMS 主要用于
车间级控制网络,是一种令牌结构和实时多主网络,DP 是一种高速的低成本通信连接,用
于设备级控制系统与分散式通信;PA 是专为过程化而设计的,具有本征安全规范。在这里,
主要介绍 PROFIBUS-DP(Distributed Process)协议。 PROFIBUS—DP 使用了 0SI 参考模型的第一
层、第二层和用户接口,第三层到第七层未定义。PROFIBUS—DP 主要应用于传感器和执行
器级的高速数据传输.它以 DlN 19245 的第一部分为基础,主站周期性地读取从站的输入
信息并周期地向从站发送输出信息。它的响应时何从几百 μ s~几百 m s,数据传输速率为
9 6 k b p s~12Mbps,传输的数据容量为每个报文多达 244 字节.传输介质为屏蔽双绞线或
光纤等。¯
本实验装置采用 slemens 的从站协议芯片开发 PROFIBUS—DP 从站的方法.单片机附加
协议芯片是常用的从站实现方案之一,与单片机附加内部软件的方案相比,用于控制通信
状态机制的内部程序已经大大减少。智能从站的框图如图所示。其中包括 4 路输入 4 路输
出、微控制器 STM32、通信控制器 SPC3、总线隔离驱动芯片 ADM2486 等。
二、硬件介绍
2.1 从站板资源
微
控
制
器
通
信
控
制
器
总线
隔离
驱动
电路
输入
输出
电路
PROFIBUS 总线
4 路 LED
输
出
电源 DC24V
JTAG 接口
电源开关
总线通
信接口
TTL 通
信接口
SPC3LV
ADM2486
电源:DC24V
输入:4 路数字量输入
输出:4 路数字量输出
通信接口: JTAG 调试下载接口 1 路
DP 总线通信接口 1 路
TTL 电平通信接口 1 路
2.2 SPC3 协议专用芯片¯
1、SPC3 主要技术指标¯
支持 PROFIBUS—DP 协议;
最大数据传输速率 12Mbps,可自动检测并调整数 据传输速率;¯
与 80c32、80X86、80C165、80C166、80C167 和 HCII、HCl6、HC916 系列芯片兼容;
¯
44 引脚的 PQFP 封装;¯
可独立处理 PROFIBUS—DP 通信协议.¯
集成的看门狗(WDT).¯
外部时钟接口 24MHz 或 48MHz;¯
5V 直流供电。
2 、SPC3 内部结构介绍¯
SPC3 是用于从站开发的智能逋信芯片.它支持 PROFIBUS-DP 协议。SPC3 内部集成
了 1.5KB 的双口 RAM。内部锁存嚣/寄存器位于前 21 个地址单元。主要包括方式寄存
器 l、0.中断控制寄存器.状态寄存器以及输入、输出缓冲器和诊断缓冲器各宦的状
态寄存器。¯
4 路按键输出复位按钮
STM32F103RBT6
3、SPC3 采用 44 脚 PQFP 封装,管脚定义如下:
Pin
名称
In/Out
描述
1
XCS
I©
片选端口 C32 Mode: 接 VDD
C165 Mode: CS-Signal
2 XWE/E Clock
I©
写信号/EI_Clock(Motorola)
3 DIVIDER
I©
作用于 CLK2OUT2/4,低电平为 4 分频
4 XRD/R W
I©
读信号/读写(Motorola)
5 CLK
I(TS)
时钟脉冲输入
6、7、28、38
VSS
低电位端,接地
7 CLOCKOUT2/4
O
时钟脉冲被 2、4 分频
8
XINT/MOT
I©
<log> 0 = 接 Intel 芯片
<log> 1 = 接 Motorola
9 X/INT
O
中断
10
AB10
I(CPD)
地址线 C32 mode: <log> 0
C165 mode: 接地址线
11-12、15-
16、19-22
DB0-DB7
I©
数据线 C32 mode: 数据/地址线复用
C165 mode: 数据/地址线分开
13 XDATAEXCH
O
PROFIBUS-DP 数据交换的状态显示
14 XREADY/XDTACK
O
外部 CPU 准备
18、39
VDD
高电位端,接电源
23
MODE
I
<log> 0 = 80C165 数据/地址线分开,准备信号
<log> 1 = 80C32 数据/地址线复用,固定计时
24
ALE/AS
I©
地址锁存使能 C32 mode:ALE
C165 mode:<log> 0
25
AB9
I
地址线 C32 mode: <log> 0
C165 mode: 地址线
26 TXD
O
串行口输出端
27 RTS
O
请求发送端
29
AB8
I©
地址线 C32 mode: <log> 0
C165 mode: 地址线
30 RXD
I©
串行口输入端
31、32 AB7、AB6
I©
地址线
33 XCTS
I©
清零发送端,<log> 0 = 发送允许
34、35
XTEST0、XTEST1
I©
正常接 VDD。
XTEST0:接 VSS 时所有输出为高阻状态;
XTEST1:接 VSS 时为 Various test 模式。
36 RESET
I(CS)
由 CPU 的输出端口来复位 SPC3
37 AB4
I©
地址线
40、41 AB3、AB2
I©
地址线
42 AB5
I©
地址线
43、44 AB1、AB0
I©
地址线
SPC3 中集成了 OSI 模型的第一层(特别是模拟传输 RS485 驱动器)和第二层的执行总
线 FDL 以及接口服务和管理协议。余下的第二层功能如用户接口、数据管理等、就需要通
过软件来实现。
内置的 1.5K 双端口 RAM 作为 SPC3 和微处理器的接口。整个 RAM 区分为 192 个段,
每段 8 个字节。用户通过内部微处理器的基指针直接寻址。基指针可指向存储区的任何一
个段。所有需要分配地址的 BUF 指针必须指向段的开头。
总线接口是可设置参数的 8 位同步/异步接口。用户可以通过 11 位地址线访问内部
1.5K RAM 和参数寄存器。
当微处理器启动,过程特定参数(站地址、识别号等)必须传输到参数寄存器和模式
寄存器上。
可以在任何时候通过访问状态寄存器查询监测和控制状态。
各种事件(各种指示、错误事件等)在进入中断控制器后,这些事件通过标志寄存器
被响应,被中断确认寄存器确认。SPC3 提供共同的中断输出。
内置看门狗计时器工作于三个状态:波特率查询( Baud_Search)、波特率控制
(Baud_Control)、DP 总线控制(DP_Control)。
微控制器(Micro Squencer)控制所有进程。
过程特定参数(缓冲区指针、缓冲区长度、站地址等)和数据缓冲区都包含在内置
1.5K RAM 中,控制器操作它们就像操作双端口 RAM 一样。
通用同步异步接收发射端(UART),可将并行数据流转换为串行数据流,或相反 。
SPC3 可自动识别波特率(9.6KBd~12MBd)
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