基于ARM的DeviceNet从站开发

为了便于读者理解和文章的完整性，本文首先对DeviceNet现场总线 标准做了简单介绍；后根据DeviceNet标准对所需求的产品的进行总体设 计，以及相应的DeviceNet网关的硬件和软件的设计和开发。最后，搭建了DeviceNet．Modbus测试系统和DeviceNet．PROFIBUS DP两套测试系统 对所开发产品进行的了功能测试。本课题按照预期设计思想完成了 DeviceNet多功能网关的软硬件的开发，并将系统程序下载到处理器中， 在测试平台下能够长时间的正常运行，达到了期望效果。 ### 基于ARM的DeviceNet从站开发 #### DeviceNet现场总线标准简介 DeviceNet作为一种被广泛采用的工业现场总线国际标准，凭借其开放性和先进性，在自动化领域得到了高度关注和认可。该标准定义了一种用于连接工业设备（如传感器、执行器和控制器）的通信协议，旨在实现这些设备之间的高效数据交换。DeviceNet支持多种通信类型，包括周期性的I/O数据传输和非周期性的服务请求。 #### 研究背景与目的 随着工业自动化技术的发展，传统串行接口（如RS232和RS485）与新型现场总线（如DeviceNet）之间的兼容性问题逐渐凸显。此外，工业现场还需要处理模拟量、数字量以及多种总线的数据交换需求。因此，本研究旨在设计一款基于ARM7处理器的多功能DeviceNet从站，以解决上述问题。 #### 系统设计与实现 本项目采用Atmel公司的32位ARM7高速处理器作为核心处理单元。ARM7处理器因其高性能和多功能特性，非常适合用作此类复杂系统的主控芯片。系统设计包含以下几个关键部分： 1. **硬件设计**： - 设计了一个集成8路数字量输入、8路数字量输出、4路模拟量输入的多功能DeviceNet从站。 - 集成了一个支持底层自定义协议的RS232接口。 - 配备了一个基于RS485的Modbus协议接口，可以在线配置。 2. **软件设计**： - 实现了DeviceNet通信协议栈，包括周期性数据传输和非周期性服务请求等功能。 - 开发了Modbus协议解析软件，以支持通过RS485接口进行数据交换。 - 实现了与OMRON PLC主站的通信软件，确保了从站与主站之间数据交互的正确性。 3. **双核处理器架构**： - 利用了双口RAM的协同处理能力，构建了一个由AVRl62（8位处理器）和ARM7（32位处理器）组成的双CPU系统。 - AVRl62负责处理PROFIBUS总线数据，而ARM7则专注于处理DeviceNet总线数据。 #### 测试与验证 为了验证系统的功能，构建了两个测试系统： 1. **DeviceNet-Modbus测试系统**：该系统主要用于测试DeviceNet与Modbus协议之间的互操作性。 2. **DeviceNet-PROFIBUS DP测试系统**：此系统用于评估DeviceNet从站在与PROFIBUS DP网络进行通信时的表现。 通过对系统的全面测试，证实了DeviceNet多功能网关的软硬件设计满足了预定的设计目标。测试结果表明，系统能够在长时间内稳定运行，实现了预期的功能。 #### 结论 本研究成功地设计并实现了基于ARM7处理器的多功能DeviceNet从站。该从站不仅解决了传统串行接口与新型现场总线之间的兼容性问题，还提供了模拟量、数字量以及多种总线数据交换的能力。通过构建的测试系统进一步验证了系统功能的完整性和可靠性。这一成果为工业自动化领域提供了一种高效可靠的解决方案。