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第6章 PROFIBUS总线 周鸣争 安徽工程大学计算机与信息学院 主要内容 1 概述 2 PROFIBUS-DP系统 3 DP物理层规范 4 DP链路层FDL规范 5 DP用户层规范 6 DP的扩展功能、行规和设备数据库文件 7 DP通信控制器与节点的设计 8 DP应用设计举例 概 述 PROFInet 提供如下两种通信机制： DCOM机制（通过TCP） DCOM的传输是由事件驱动的，较低的那些层提供连接的安全性。 以太网上的实时通信 按照UDP/IP，生产数据应采用（在动态资源的开销方面）尽可能小的协议传输。所要求的传输确定性是可调的并且在运行期必须监视其确定性。该解决方案可用标准的网络部件实现。 PROFInet为这些应用提供了两种集成方案。 使现有的装备具备PROFInet能力 通过代理服务器 概 述 概 述 概 述 PROFIBUS-DP系统 （3）总线访问控制 使用混合的总线访问机制，主站之间采用令牌控制方式，主站与从站之间采用主从控制方式； 总线上的报文用节点的地址来组织，每个节点只有一个唯一的地址； 令牌的传递 主站按节点地址的升序组成一个逻辑令牌环，控制令牌按顺序传递。 在系统初始化阶段，总线访问控制通过辨认主站地址来建立令牌环，并将主站地址都记录在活动主站表（LAS）中，然后令牌环的维护（加入与离去）均在LAS中进行，不影响总线通信。 （3）主站与从站的通信初始化 在与从站通信之前，主站必须设置从站的参数并配置此从站的通信接口，交换的数据主要有下列三种： 参数数据：包括预先给从站的一些全局和本地参数以及一些特征与功能（如状态参数、看门狗定时参数、制造商标识符等） 通信接口配置数据：发送标识符给从站，来确定从站的输入/输出格式要求。 诊断收据：用来检查是否存在从站以及从站是否准备接收参数报文。 （4）用户的交换数据通信：上述过程没有错误，则可交换数据。 上述工作过程是通过DP系统提供的相应命令来实现的。其控制命令如下图所示，过程如下表 PROFIBUS-DP系统 （4）协议模型 见下图 物理规范描述设备接口的物理的、电的和光的特性。DP的物理层支持双绞线和光纤；与RS—485兼容； 1 电缆规格：分A、B型；在干扰不严重的情况下，也可使用非屏蔽双绞线； DP物理层规范 2 特性： 依据RS 485，异步NRZ 传输 波特率从9.6 kBit/s 到12 MBit/s，可选 双绞屏蔽电缆 每段32 个站，最多允许126 个站 距离: 12 MBit/s = 100 m; 1.5 MBit/s = 400m; 187.5 kBit/s = 1000 m 有中继器距离可延长到10 公里 9 针, D 型插头 DP物理层规范 3连接器 9针D型连接器 DP物理层规范 4连接 PROFIBUS 支持总线型，树型和星型拓扑，要求： 在总线段的开头和结尾必须有终端器 每段可以由最多32 个站组成 中继器没有站地址，但它们被计算在每段的站数中 其最大站配置是：31+1个中继+30+1个中继+30+1个中继+31共122个站，其中主站不能超过32个；若要连接更多的站点，必须为树型结构。 下面的拓扑是总线型型拓扑 DP物理层规范 5信号的表示与实现 采用NRZ编码，当B线电压高于A线的电压0.2V以上时，表示信号“1”。 RS-485收发器 实现电平的转换；种类较多，常用的有SN75176，MAX485等，下图为75176的引脚与单片机的连接图 DP链路层FDL规范 2 帧格式 （1）帧字符 每个帧由若干个帧字符（即UART字符）组成。UART字符（UC）是为了实现异步传输的起停字符，其结构如下： DP链路层FDL规范 （2）帧格式 共有5类帧格式 无数据字段的固定长度的帧 A).请求帧的格式： DP链路层FDL规范 其中：SYN 同步时间，最小33个线空闲位 SD1 开始定界符，值：10H DA 目的地址,地址127作为广播和群播通信 的全局地址 SA 源地址 FC 帧控制 FCS 帧检查顺序 ED 结束定界符，值：16H L 信息字段长度，固定的八位位组个数：L=3 DP链路层FDL规范 有可变数据字段长度的帧 A).发送／请求帧的格式： DP链路层FDL规范 有数据字段的固定长度的帧 A).发送／请求帧的格式： DP链路层FDL规