基于ARM的PROFIBUSDP主站设计与研究_图文

1、南京理工大学硕士学位论文基于ARM的PROFIBUS-DP主站设计与研究姓名：黄治文申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：姜建芳20090608硕士论文基于的主站设计与研究摘要本文针对目前国内基于的产品价格昂贵，安装和维护成本高等缺点，以山西某大型煤矿的空压机监控系统自动化改造工程为例，在重点研究了协议的基础上自行提出了一套现场总线控制系统，并详细设计了该系统中的主站部分。本文首先提出了一套基于技术的现场总线控制系统并在其基础上完成了主站的总体设计。其次本文选用主站协议芯片的开发方式，重点论述了主站的硬件设计。再次本文根据协议的结构设计主站软件模块，确定各模块间关系并详细设计了主

2、站与主站用户之间的共享数据结构。接着本文讨论了主站软件在上操作系统上可靠运行需注意的几个技术细节。最后本文给出了基于的主站的调试方案。研究结果表明基于的主站能够在不降低系统稳定性的基础上有效降低成本。使基于的现场总线系统得到大面积推广成为可能。关键词：现场总线，主站，操作系统硕士论文，：，声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。研究生签名：耋三墨童多。一年月勿日学位论文使

3、用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：要三羔垒；加年肜口硕士论文基于的主站设计与研究绪论嵌入式系统发展及现状嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统【】。它一般由微处理器、外围设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序四个部分组成。近些年来被广泛的应用于家电、汽车、工业控制、通信以及成千上万种可以通过内嵌嵌入式电

4、子装置来获得更佳使用性能的设备。嵌入式微处理器和嵌入式操作系统虽然近几年内被广泛应用，但回顾其产生、发展、流行的过程，嵌入式系统的历史大概有近年的时间。上世纪年代单片机的出现标志着嵌入式系统的形成。早期的单片机有的，的和的系列等，它们只能执行一些简单的单线程程序。年代初，在的基础上成功研制了赫赫有名的。随后的二十年中，单片机的家族逐渐壮大形成现在的系列单片机。迄今为止，系列的单片机仍在各种产品中有着非常广泛的应用。从年代早期，为了缩短开发周期，降低开发成本和提高开发效率。嵌入式系统开始引入操作系统。当时比较著名的操作系统有、等。随着这些嵌入式实时多任务操作系统的出现，嵌入式系统有了更为广阔的应

5、用空间。进入上世纪年代，传统的位和位单片机无论在存储器容量，运算性能还是外设功能都已无法满足实际应用需要，在这个背景下出现了位，位高性能通用嵌入式微处理器。其典型代表就是采用内核的微处理器。嵌入式系统的蓬勃发展直接带动了嵌入式处理器的大量出现。目前全世界各大厂商生产的各类带有嵌入式特点的微处理器已经超过种。它们各有优点，适合不同领域的需要。概括的讲，这些嵌入式微处理器大致可以分为四种类型：（）以单片机为代表的嵌入式微控制器。微控制器的特点是单片化、体积小、功耗和成本低、可靠性高、拥有丰富的片上外设资源、适合于控制。（）以为代表的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器具有较高的性能和价格。它们通常位甚至

6、更高。主要应用于数字家电，通信等对数据运算要求较高的领域。（）专用于处理的嵌入式处理器。嵌入式处理器专用于信号处理，其系统结构和指令通过特殊设计，在数字滤波、谱分析等各种仪器上获得了大规模应用。另外嵌入式片上系统也是当今嵌入式应用领域的热门话题。在一个硅片内部运用等硬件描述语言，实现一个复杂的系统，具有极高的综合性。绪论硕士论文现场总线技术发展及现状现场总线技术概述在过去的数十年中，工业过程控制仪表一直采用模拟信号传输。随着电子技术的迅猛发展特别是微处理器在仪器仪表中的应用及其智能化程度的不断提高，模拟信号传输由于需要一对一的物理连接，具有信号变化缓慢，提高计算速度和精度的花费、难度高，信号传

7、输的抗干扰能力差等缺点，已经越来越不能满足需要。现代化的工业过程控制对控制系统及仪表装置在速度、精度、成本等诸方面的更高要求以及通讯技术的发展，导致了数字技术直接代替传统的模拟技术。这种数据信号网络传输技术就是现场总线技术【】国际电工委员会对现场总线给出的定义是：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式，串行，多点通信的数据总线称为现场总线【】。现场总线的高度灵活、技术开放、控制分散等特性解决了传统控制系统中存在的很多根本性难题，其一经出现便显示了强大生命力，基本上奠定了未来计算机控制系统的发展方向。当前，由于各个国家各个公司的利益之争，现场总线标准至今仍未统一。目前

8、现场总线市场处于多种现场总线并存的状态，各总线彼此协调共存。未来，对控制系统高性能，高精度，智能化，低成本，易于维护等方面的要求将导致现场总线技术成为工业应用领域控制系统的主流选择。主流现场总线会占有越来越多的市场份额，处于劣势地位的现场总线将因缺乏进一步的开发而逐渐被淘汰。现场总线标准的统一将成为一个大趋势。总线技术概述是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化、楼宇、交通电力自动化等领域。可实现从现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合

9、自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。是联邦德国于九十年代初制定的国家工业现场总线协议标准，代号，年经欧洲电工委员会批准成为欧洲标准，年月被批准成为国际标准的组成部分（），因此，已经成为一种国际化的、开放的现场总线标准【】。同其它现场总线系统相比，的最大优点在于具有国际标准作保证，并经实际应用验证具有普遍的适用性。开放性和不依赖于厂商的通信硕士论女基于的土站设；研究设想，使其在加工制造、过程控制和自动化等领域应用广泛，目前已有多万成功应用案例。由三个兼容部分组成，即（），（），（）。三者在自动化系统中的位置如下图所示。（）实现设备一级的高速数据通信，中央控制器通过高速串行线与分散的现场设

10、备进行通信，是种高速低成本通信技术。按照参考模型定义了物理层、数据链路层并添加了用户层，其他层未加描述。（）专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，具有本征安全规范。的数据传输采用扩展的协议。根据标准，的传输技术可确保其本征安全性，且可通过总线给现场设备供电。可使用耦合器连接网络。（）用于车间级监控网络，是一个令牌结构、实时多主网络。，定义了物理层、数据链路层和应用层，应用层包括现场总线信息规范（）和低层接（）。图、和在自动化系统中位置协议结构与通讯模型年国际标准化组织提出了开放系统互联参考模型的正式文件，也就是国际标准，通常称为参考模型或。模型一共分为层，它们分别是物理层，数

11、据链路层，网络层，传输层会话层，表示层和应用层。以模型为参考，但在模型的基础上作了一定的简化并添加绪论硕士论文了用户层。用户层（）（）数据链路层（）物理层（）行规臣圃基本功能未用现场总线数据链路光纤图协议结构协议结构如图所示。从中我们可以看出协议使用了模型给出的物理层和数据链路层，第至第层并未在协议中使用。另外协议还添加了用户层。物理层定义了传输介质，拓补结构，总线接口，站点数等。它通常采用传输技术，以屏蔽的双绞铜线电缆为传输线路，传输速率可从，在电磁干扰很大或传输距离很长的情况下，可以使用光纤传输技术【。介质存取控制协议定义了站点之间的通讯方式，即主站与从站之间的主从方式，主站和主站之间的令

12、牌传递方式。，即现场总线链路定义本站与远程站之间的报文交换服务。定义了四种服务：（发送数据需应答），（发送数据无需应答），（发送数据需回答）和（循环的发送数据需回答）。，即第一层和第二层的现场总线管理服务。提供复位和物理层、设定参数值、读状态、读事件及配置等服务。用户层分为用户，用户接口和（直接数据链路映射）。用户接口详细说明了各种不同设备的设备行为。将用户接口及用户的功能映射为数据链路层的服务，它为用户接口及用户提供一个更舒适的数据链路层存取。从诞生到现在，协议一共有三个版本，它们分别是，和。它们代表发展的三个阶段，每一个版本都建立在前一个版本的基础上并加入了自己专有的关键特性。提供基本功能

13、，包括循环的数据交换，以及站诊断、模块诊断和特定通道的诊断。增加了用于参数赋值、操作、智能现场设备的可视化和报警处理等的非循环的数据通信。增加同步从站模式和硕士论文基于的主站设计与研究从站与从站通信等。连接到总线上的设备包括三种类型：一类主站，二类主站和从站。类主站，二类主站拥有总线控制权，从站没有总线控制权。这三种类型设备之间的通讯模型见图。（蠢）用户、，用户接口用）与，用户用户接口冬工，与胁图通讯模型（）一类主站通常主要负责周期性的与从站交换数据。它具备以下几个功能：与其所属的从站周期和非周期的交换数据，设置对应从站的参数，读取对应从站的诊断信息，读取和校验对应从站的组态信息，接受二类主站

14、的参数设置请求，接受二类主站对其的参数的上传和下载请求等。（）二类主站在网络中起一个监控和组态管理的作用。它可以是一台带有主站接口卡的工业机，也可以是一个带有主站接口的触摸屏。二类主站可与从站非周期的交换数据，设置网络上主站和从站的参数和检查组态信息，读取主站和从站的诊断信息等。（）从站从不向总线主动提出请求，它接收一类主站和二类主站的请求并做出适当的响应。课题来源及意义目前绝大多数国内与有关的工程应用采用国外大公司的主站产品。由于国外产品价格昂贵，使得许多急需升级生产技术的中小型企业望而却步，这一定程度上阻碍了国内企业生产自动化水平的提高。以山西某大型煤矿对人工监控的空压机进行自动化改造一期

15、工程为例。如图所示，该系统使用现场总线技术组网，属于现场总线控制系统。该系统由三部分构成：前端检测部分，现场分控部分和监控柜主控部分。坝论女蹦生机直拉糸毓心体珀刊小由。前端检测部分由各种传感器构成。现场分控部分主要由从站，隔离配电器和继电器等构成。监控柜主控部分主要由，触摸屏和面板按钮等构成。该方案的优点是使用现场总线通讯系统，具有可靠性高。功能强大，收集信息能力强等优点。该方案的缺点是和触摸屏采用了西门子公司的和触摸屏。由于西门子的相关产品价格昂贵，整个系统的成本大高，企业用户很难接受，最终在后继的二期改造中放弃使用基于的系统。目前我国已有多家企业和科研机构参与总线技术研究和开发应用。随着的

16、广泛应用，虽然国内各大厂商纷纷推出属于自己的产品，但普遍拥有从站产品多，主站产品少：单一产品多，系统解决方案少：外围开发多，掌握核心技术少等问题。因此掌握通讯技术，自主设计开发一套基于的现场总线通讯系统，有助于完善我国市场上产品体系，降低基于的系统搭建成本，具有一定的理论意义和实际意义。作者所做的主要工作和论文内容安捧作者所做的主要工作本课题在深入研究协议的基础上，基本上完成了对主站的设计，主要工作如下：（）以某空压机项目为背景，自行设计了一套基于的现场总线通硕士论文基于的主站设计与研究讯系统，并在其基础上完成了主站总体设计。（）完成了主站的硬件设计，包括核心板和功能底板的电路图设计与板设计。

17、（）在深入研究了现场总线协议，通信模型，时间特性，用户接口的基础上用语言实现了协议，其中包括（）接口的实现，（）的实现和用户接口的实现。（）完成了嵌入式操作系统在处理器上的移植，实现了现场总线协议在嵌入式操作系统上的可靠运行。（）完成了主站调试平台的设计和调试。论文的内容安排论文分为章进行叙述。第一章为绪论，叙述课题的背景和意义，嵌入式系统的发展及现状，现场总线技术的发展和现状，比较几个常见的主站开发方案以及作者所做的工作。第二章在简单的介绍了总线协议和通讯模型，介绍了某空压机项目，并在其基础上给出了基于现场总线的通讯系统和其中的一部分。主站的总体设计。第三章详细叙述主站硬件的设计，其中包括核

18、心板的设计，功能底板的设计，最后讨论了电路板可靠性设计问题。第四章详细叙述主站软件的设计，包括接口的实现，的实现和用户接口的实现。第五章讲述了嵌入式操作系统在处理器上的移植，并讨论了主站软件在嵌入式操作系统上可靠运行的若干技术细节。第六章叙述了系统的硬件调试，软件调试和综合调试平台的搭建。第七章在完成主站设计的基础上讨论了设计中遇到的两个典型的问题。第八章对全文进行了总结，对主站设计的改进措施提出了一些想法。主站总体设计硕士论文主站总体设计现场总线通讯系统设计现场总线通讯系统在符合规范的基础上要求符合以下四个设计原则：符合工程标准；能方便的与现有的系统衔接；模块化设计；可扩展性强。本文设计的基

19、于的现场总线系统如图所示。最底层是实际的被控对象，它取决于该现场总线系统实际的工程应用情况，在空压机监控系统中该对象就是实际的空压机。往上一层就是四个智能从站。每一个从站都可以挂接适当数量的远程和模块，其数量可根据实际的应用情况灵活配置。最上层是主控制器和监控系统。主控制器分为四个部分，它们之间通过总线相互通信与交换数据。（）一类主站。一类主站一方面负责与二类主站和从站交换数据。另一方面通过总线与模块交换数据。（）模块。模块负责执行控制算法，该算法取决于实际的工程应用。模块通过一类主站与远程从站交换数据，另一方面也可通过总线读取本地和的输入输出值。模块还可以通过以太网接口连接机，完成程序的下载

20、和机读取控制器内保存的运行数据。（）可选的本地和。本地和为可选模块，它们与一类主站和模块挂接到同一条总线上。模块对其输入输出数据进行读取和写入。监控系统分为两个部分，它们之间也通过总线交换数据。（）二类主站。二类主站一方面负责与一类主站和从站交换数据。另一方面通过总线与触摸屏模块交换数据。（）触摸屏模块。触摸屏模块通过二类主站与一类主站和从站交换数据。触摸屏模块可以读取一类主站和从站内部数据并显示，也可以向一类主站和从站输出数据。触摸屏模块还可以通过以太网接口连接机，上传系统的运行情况。从站分为两部分，它们之间通过一个专用的扩展接口交换数据。（）从站。每一个从站可以通过扩展接口挂接若干个或模块

21、。从站负责将这些模块的输入数据发送给主站，并将主站送来的数据通过这些模块输出。从站拟采用西门子的从站通讯芯片加系列单片机。（）扩展或模块。这些模块通过扩展接口与从站连接。它们的硕士论文基于的主站设计与研究输入输出直接连接被控对象的传感器，执行机构，负责采集被控对象的实时信息并控制被控对象动作。图的现场总线系统由于该系统庞大且复杂，涉及到的技术也非常多，本设计仅完成其中一类主站部分的设计与研究，其余部分未涉及。主站开发方案比较在设计总体方案之前先比较一下目前常见的几种主站开发方案。协议原则上可以在任何处理器上实现。目前，开发主站设备主要有以下三种解决方案副：（）软主站。该方案由软件来实现物理层以

22、上的所有协议，在微处理器中运行完整的协议堆栈。该方案最大的一个优点就是硬件简单。由于目前大多数都带有口，只需外加一个收发器即可构成主站。该方案完全自主开发协议栈，完全掌握通讯技术，需要开发人员对协议、框架特别熟悉，因此开发难度特别大，开发周期长。（）专用芯片外加扩展固化程序。该方案由专用的芯片实现协议数据链路层的介质访问控制功能，数据链路层的其他功能和用户层的功能由微处理器运行其扩展固化程序实现。该方案的硬件比第一种方案复杂。目前国主站总体设计硕士论文内市场很难购买到固件程序，只能由用户自己编写固件程序，这也需要开发人员熟悉协议。（）嵌入式模块主站。该方案是开发主站采用最多的一种。嵌入式模块内

23、部已经集成专用的芯片和固化程序。用户只需购买嵌入式模块并在它的基础上作二次开发。该方案开发难度和开发风险都大大减少，开发周期缩减，是企业开发主站的首选。该方案无需用户了解过多的关于协议的详细内容，并不适合高校对协议作深入研究。同时该方案购买现有的嵌入式模块，并没有完全掌握的核心技术。综合以上三种开发方案的优缺点，本文采用第二种开发方案。首先这个方案与第一个方案比较开发难度较小，开发周期较短。其次，该方案可使开发人员熟悉协议，掌握核心技术，拥有部分自主知识产权，且与由简单到复杂，由浅入深的研究开发思路一致。主站总体设计本文设计的主站要求实现以下功能：（）符合模块标准，可以方便的与其它模块衔接。（

24、）实现一类主站的全部功能，今后考虑添加二类主站的功能。（）符合协议，今后考虑加入对和协议的支持。（）提供完善的调试接口，方便调试。本文设计的主站要求达到以下性能指标：（）最大传输速率可达。（）可同时与个远程从站交换数据。（）每次交换数据长度不超过字节。首先介绍两个在本文中被反复提到的概念：主站和主站用户。主站是一种通讯手段，它完整的实现协议，并利用该协议与远程从站或主站交换数据。主站从主站用户那儿获取输出数据并将其发送至远程站，并从远程站接收数据提供给主站用户。主站只负责数据的收发，不管数据的实际意义。主站用户操纵主站，利用主站完成对一个实际对象的控制。主站用户将数据提供给主站并从主站那儿获取

25、数据，并负责解释数据的意义。在图所示的系统中主站用户就是模块或触摸屏模块以及运行在这二者之上的程序。本文完成主站的设计与研究，不涉及到主站用户的设计和研究。由于主站和主站用户之间需要数据交换，因此在论述过程中会大量提及到主站用户，特此声明。主站总体设计见图。主站对外提供两个接口，一个是通讯主接口，另一个是接口。主站通过通讯主接口连接网络，完成报文的硕士论文基于的主站设计与研究收发；主站通过总线与主站用户交换数据。这种设计方案最大的优点就是通用性强。主站通过总线可以配合通用的模块，方便的构成一个类似于的控制器：也可以配合一个带有触摸屏的模块轻松的实现现场监控。另外的最大传输速率约。的最大传输速率

26、为，去掉每一个字节在传输过程中附加的启动位，停止位和奇偶校验位和同步信息，之际的传输速率约为。总线的数据交换速度完全可以赶上总线的数据收发速度。图主站总体设计图通过前期调研工作，该主站方案将比市场上现有的主站节省成本约。小结本章给出了自行设计的现场总线系统方案，比较了主站开发的三个方案，并按照第二个方案给出了主站的总体设计。主站硬件设计碗士论文主站硬件设计主站硬件设计遵循以下五个原则：模块化设计：通用性强；硬件可扩展性强；充分利用实验室现有资源，降低开发成本；实现容易，调试方便。基于以上几个原则，并经过多个方案比对，最终决定采用核心板功能底板的设计方案，其结构框图见图。该方案有以下几个优点：（

27、）核心板构成最小系统，为高速数字电路，采用高密度布线，四层板，通用性强。不仅可以在主站中使用，在后续的硬件研发中也可使用。（）功能底板混合低速数字电路和模拟电路，采用两层板，布线密度较低，即降低成本又可以减少布线过渡紧密带来的可靠性问题。图功能底板十核心板结构框图硬件部分将分三部分，分别是与关键芯片选型、核心板设计和功能底板设计下面分别就这三部分展开详细讨论：硕士论文基于的主站设计与研究与关键芯片简介在本次设计中，考虑到通用性的要求以及未来硬件研发的可延续，决定采用公司的芯片。芯片是公司推出的一款基于的多功能微控制器，可以广泛应用于数据采集，自动控制，消费电子等领域。它具有以下特点【】：集成内

28、核，在主频的情况下可以达到的运算能力，内置数据和指令，大幅提升的运算效率，完全可以满足主站对的运算需求。除了内部和（以外，还拥有一个外部总线接口，同时支持、和、以及的无缝连接，使存储器扩展变得极为方便。全电源管理功能可以有效地降低系统的功率消耗。先进的中断控制器。每一个中断源可单独屏蔽，可配置个中断优先级，最高可以处理个中断源。中断硬件响应延迟不超过个时钟周期，充分保证高实时响应的特性。的以太网接口。个全速的主接口和一个从口。工作环境温度至，符合工业级要求。标准扫描接口，方便程序调试。主站协议芯片作为一种被广泛使用的车间及级现场总线标准，受到各大国际厂商的强烈关注。同时它们也纷纷推出了各自的主

29、站协议芯片。常见的主站协议芯片见表【】主站硬件设计硕士论文表主站协议芯片厂商芯片类型特色主可依赖微处理器的芯片，完成第层实现主从带核一，功能的位微控制器，第层部分实现主从带核心功能的位微控制器，第层部分实现主可依赖微处理器的芯片，完成第层实现（主从单芯片或可依赖微处理器的芯片，可加载协议在本次设计中，主站协议芯片采用的。采用芯片的原因主要有以下几点：最高支持的通讯速率可达，充分体现通讯实时高效的特点。完整支持，和，功能完整。芯片使用较为广泛，可靠性高且容易买到。是西门子公司生产的专门用于主站通信的通讯芯片，借助外部微处理器，可完整实现协议第二层。的主要特点如下：同时支持，和协议。在模式下具有最

30、高的数据吞吐量。独立完成令牌管理和报文收发作业。支持发送数据需要应答（），发送数据无需应答（），发送数据需要回答（）和请求状态四种服务。灵活的微处理接口，可方便的与各种型号的微处理器对接。最多可寻址外部存储器空间。与微处理器之间可连接成共享内存模式或双口模式。外部时钟接口。供电核心板设计图所示为核心板的结构框图，它是的最小系统。采用作为核心板和功能底板的连接。为高密度笔记本内存接口，具有连接可靠，方便插拔等特点。论文虽然设计了核心板，并没有实际加工。出于降低开发难度，按时完成任务的考虑，特此说明实际硬件采用了广州英倍德公司的设计的核心板。硕士论文基于的主站设计与研究图核心板系统框图时钟电路设计

31、内部集成了两个振荡器，主振荡器和慢时钟振荡器。本系统使用一个晶振作为主时钟源，使用一个晶振作为慢时钟源。时钟电路如图所示。娜叩，图时钟电路电源模块设计功能底板通过接口向核心板提供电源。功能底板提供电源电压。核心板除还需要为核、和供电。通过芯片变换得到。芯片电路图如图所示。主站硬件设计耶癌甚硕士论文图转电路图接口电路设计在嵌入式系统中一般使用作为数据和可执行代码存储的载体。核心板主要用于运行协议的软件部分。其所需的存储器资源较少，约和。考虑到核心板的通用性设计要求决定采用大容量的存储器以满足未来的潜在的需求。本文选用的芯片。的数据访问周期只有，拥有字节的页读缓存和字节的写缓存，工作温度。用于存放

32、系统引导程序、操作系统、用户应用程序和数据等。能够满足本系统需要以及未来潜在的需求。根据外部存储空间分布图将分配到选中的空间，即开始的地址空间。和的连接如图所示。驺警千嚣山盼斗；卜铲！丛！婴犁耳啪望避纽即即舶露脚，枷坞貅宝舀嘎，心瑟疆。蔫乱，】儿柏”如，柚”加图接口电路图硕士论文基于的主站设计与研究接口电路设计中文全称是同步动态随机存储器，由于其具有较高的数据读写速度，通常在嵌入式系统中作为主要程序运行的空间。与电路设计一样，考虑到核心板的通用性设计决定采用大容量的存储器以满足未来的潜在的需求。本文采用公司的，、，存储容量为（掌）；支持自动刷新（）和自刷新（）；兼容电平：工作电压为；工作温度为

33、。论文采用两片并联构建了一个总容量为的位存储系统，充分发挥的位的数据处理能力，能满足嵌入式操作系统及应用程序运行的要求。根据外部存储空间分布图将两片分配到选中的空间，即开始的地址空间。接口电路如图所示。“”，柏嚣弼；弱、，、靳啪咖静盼啪：一一一一一）谭）口），】，“一嘲功能底板设计图接口电路图鉴于通用性和可扩展的要求，主站和主站用户之间通过被广泛应用的工业控制总线连接。总线是一种专门为嵌入式控制而定义的一种工业控制总线。是主站硬件设计硕士论文和工业总线标准，也就是通常所说的总线。则是一种紧凑型的，被定义为髓，其信号定义与和基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种小型，优化，堆栈式结构的嵌入

34、式控制系统总线。总线有两种版本。分别是位和位。位版本与总线相对应，连接器为单排单列插针，一共“个引脚。位版本与总线相对应，连接器为单列双捧插针，一排个引脚，一排加个引脚，一共个引脚。为了发挥总线的最大性能本设计采用位的版本。模块分为以下几种类型，它们分别是主设备（）、位存储从设备（）、位从设备（）、位存储从设各（）、位从设备（）和设备（）。总线拥有以下两个特点：（）小尺寸结构。如图所示标准模块尺寸为，且安装孔和连接器尺寸，位置等都有详细定义。限于主站所使用的芯片数量较多，标准模块所定义的尺寸内无法完全容纳，故在不改变安装孔和连接器的尺寸与位置的情况下加长了扳的尺寸。这样既保证了总线的可扩展性，

35、又能容纳通讯模块所需的各种元件。藩攀翟鬻鏊毒囊镶障娴蛊一一一一。攀！”：匿氢蒜一一，邕鼍盐利。匿藜蘸。掰图】标准模块尺寸（）堆栈式连接总线采用堆栈式连接，也就是说各个模块逐层堆叠，上层模块连接器的“针”与下层模块连接器的“孔”相互咬合，具体情况见图。这种相互咬合的连接方式具有极高的可靠性【。硕士论文基于的主站设计与研究图模块堆栈式连接示意图在这一小节中还要解决以下四个问题：主站和主站用户之间数据交换问题：核心板和之间数据交换问题；通讯接口实现问题；通讯模块调试问题。基于以上四个问题和总线的使用，功能底板设计分为个部分，它们分别是电源和复位电路设计、主站和主站用户接口电路设计、接口电路设计、核心

36、板与协议芯片接口电路设计、接口电路设计、接口监听和调试电路设计和口电路设计。下面就这四个问题展开讨论。电源和复位电路设计功能底板上主要用到两种电源即和，其中电源主要是为核心板和电平转换电路供电，为系统其余部分供电。由于系统连接总线和总线，总线提供两组电源，和。系统电源直接取自总线。为了获得电源，还必须设计至转电路。采用芯片将转换为，电路如图所示。图转电路图本系统作为一个模块其复位信号应与主设各统一，因此并不设计独立的复位电路而直接使用总线的复位信号。为了避免口通讯电路和数字电路相互问发生干扰。接口电路与接口监听及调试电路独立供电，供电电压为。采用微功率电源模块将从总线引来的电源隔离输出，其电路如下图所示。主站硬件设计硕士论文图微功率电源模块电路主站和主站用户接口电路设计在通讯过程中，主站将不停的与主站用户交换数据。两者之间交换的数据主要包括：由主站用户提供的需要发往远程站的数据。由远程站提供需要发往主站用户的数据。远程站的运行参数、组态数据、诊断数据等。主站的运行参数、用户数据。其他附加信息。分别计算这五部分数据所需的存储空间并给予一定的余