现场总线分散外围设备从站实现系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种现场总线分散外围设备从站系统。涉及计算机领域；解决了现有现场总线外围设备从站实现方式实用性较差的问题。该系统包括：至少一个UART收发器，冗余总线选择开关、数据传输处理器、控制器、双口RAM和MCU接口。本实用新型专利技术适用于现场设备控制系统，实现了通用的现场总线外围设备从站建立。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及计算机领域，尤其涉及一种现场总线外围设备(PR0FIBUS Decentralized Periphery, PR0FBUS-DP)从站实现系统。
技术介绍
PR0FIBUS遵从现场总线的国际标准IEC61158，是一种应用最为广泛的连接现场设备和控制系统的工业网络。PR0FIBUS现场总线由PR0FIBUS-DP、现场总线报文规范 (PROFIBUS Fieldbus Message Specification，PR0FIBUS-FMS)和现场总线过程自动化 (PROFIBUS Process Automation, PR0FIBUS-PA)三部分组成。PR0FIBUS-DP主要用于现场级设备之间的高速数据传输，一般是一个高速的主从系统。作为现场总线中应用很广泛的一种，其实现方式主要有采用软件和采用专用 ASIC(—种硬件转换芯片)两种。对于采用软件方式的实现方法其优点是结构简单成本低， 但是数据传输速率低，对协议的理解要求高，进而导致开发周期长；对于采用专用ASIC方式的实现方法，其优点是速率可以到最高，设备的CPU不需要处理协议，但缺点是结构复杂成本高。综上，现有的现场总线外围设备从站实现方法均不理想，实用性较差。
技术实现思路
本技术提供了一种现场总线外围设备从站系统，解决了现有现场总线外围设备从站实现方式实用性较差的问题。一种现场总线分散外围设备从站实现系统，包括至少一个通用异步接收/发送装置(简称为UART)收发器，冗余总线选择开关、 数据传输处理器、控制器、双口随机存取存储器(简称为RAM)和微控制单元(简称为MCU) 接口 ；所述至少一个UART收发器各连接有现场总线分散外围设备主站的一路数据链路，向所述冗余总线选择开关发送接收自所述现场总线分散外围设备主站的数据，向所述现场总线分散外围设备主站发送经由所述冗余总线选择开关接收的数据；所述冗余总线选择开关向所述数据传输处理器发送经由所述UART收发器接收的数据，向所述UART收发器发送经由所述数据传输处理器接收的数据；所述数据传输处理器向所述冗余总线选择开关发送经由所述控制器接收的数据， 向所述控制器发送经由所述冗余总线选择开关接收的数据；所述控制器经由所述MCU接口接收外部数据操作指令，将经由所述数据传输处理器接收的数据写入所述双口 RAM，将由所述双口 RAM中读取的数据向所述数据传输处理器发送。优选的，该系统还包括看门狗逻辑单元和复位芯片，该看门狗逻辑单元包括计数电路和复位执行电路；所述计数电路，用于根据所述现场总线分散外围设备主站设置的波特率进行计数，在计数结果溢出时向所述复位执行电路发出溢出信号；所述复位执行电路，用于在接收到所述计数电路发出的溢出信号时生成一定时间的脉冲信号，控制所述现场总线分散外围设备从站实现系统外部的所述复位芯片复位，重新启动整个现场总线分散外围设备从站实现系统。优选的，所述UART收发器包括串并转换电路，总线状态检测电路和波特率检测电路；所述串并转换电路，用于在接收所述现场总线分散外围设备主站发送的数据进行串并数据的转换和在向所述现场总线分散外围设备主站发送数据时进行并串数据的转换；所述总线状态检测电路，用于检测物理总线上的空闲时间，在检测到数据报文的包头时通知启动所述串并转换电路接收数据；波特率检测电路，用于自动检测物理总线上的波特率。优选的，所述冗余总线选择开关包括选择电路和连续性检测电路；所述选择电路，用于从输入的多路数据中选择一路，将该路数据发送至所述连续性检测电路；所述连续性检测电路，用于对所述选择电路发送的数据进行字节连续性检测。优选的，所述数据传输处理器，包括数据接收电路、数据存储电路和数据发送电路；所述数据接收电路，用于接收具体用于接收数据；所述数据存储电路，用于将接收到的数据解析并将数据存入指定区域，所述指定区域具体为所述双口 MM中的存储区域；所述数据发送电路，用于将数据打包为数据帧发送。优选的，该系统还包括MCU芯片和差分信号转换芯片；所述MCU芯片与所述MCU接口连接；所述差分信号转换芯片与所述UART收发器相连，接收物理总线上的差分信号并转化为UART收发器可以接受的信号发送给UART收发器，或将UART发出的信号转化为差分信号并发送至物理总线。本技术提供了一种现场总线分散外围设备从站实现系统，包括至少一个UART 收发器，冗余总线选择开关、数据传输处理器、控制器、双口 RAM和MCU接口 ；所述UART收发器，用于在接收到现场总线分散外围设备主站发送的数据时，将一路数据或多路数据中的一路数据发送至所述冗余总线选择开关，或在向所述现场总线分散外围设备主站发送数据时，接收并向所述现场总线分散外围设备主站发出；所述冗余总线选择开关，用于对所述至少一个UART收发器发送的数据进行字节连续性检测，从中选择正确的一路数据发送至所述数据传输处理器，或将所述数据传输处理器发送的数据向所述至少一个UART收发器发出；所述数据传输处理器，用于根据所述控制器的指示将从所述冗余总线选择开关处接收的数据写入所述双口 RAM或发送至所述控制器，或将接收到的外部数据复制为多路，并将复制得到的多路外部数据发送至所述冗余总线选择开关；所述控制器，用于控制所述数据传输处理器将接收到的数据写入所述双口 RAM，或将接收到的数据写入所述双口 RAM，或通过所述MCU接口接收外部数据发送指令后读取所述双口 RAM上写入的外部数据，将所述外CN 202166881 U说明书3/6页部数据发送至所述数据传输处理器。，解决了现有现场总线外围设备从站实现方式实用性较差的问题。附图说明图1为本技术的实施例中现场总线外围设备从站与主站的网络连接关系示意图；图2为本技术的实施例提供的一种现场总线外围设备从站系统的结构示意图；图3为使用本技术的实施例提供的数据传输方法进行数据传输的原理框图。具体实施方式为了解决了现有现场总线外围设备从站实现方式实用性差的问题，本技术的实施例提供了一种现场总线分散外围设备从站实现系统。下文中将结合附图对本技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。首先，结合附图，对本技术的实施例一进行说明。本专利技术实施例提供了一种现场总线外围设备从站系统，通过该系统实现现场总线外围设备从站。该现场总线外围设备从站与主站的网络连接关系如图1所示，从图中可看出，一个现场总线外围设备从站可与两个(或两个以上)的主站进行数据传输。本技术实施例提供的现场总线外围设备从站系统的结构如图2所示，包括至少一个UART收发器201，冗余总线选择开关202、数据传输处理器203、控制器 204、双口 RAM205 和 MCU 接口 206 ；所述至少一个UART收发器201各连接有现场总线分散外围设备主站的一路数据链路，向所述冗余总线选择开关202发送接收自所述现场总线分散外围设备主站的数据， 向所述现场总线分散外围设备主站发送经由所述冗余总线选择开关202接收的数据；所述冗余总线选择开关202向所述数据传输处理器203发送经由所述UART收发器201接收的数据，向所述UART收发器201发送经由所述数据传输处本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种现场总线分散外围设备从站实现系统，其特征在于，包括：至少一个通用异步接收／发送装置收发器，冗余总线选择开关、数据传输处理器、控制器、双口随机存取存储器和微控制单元接口；所述至少一个通用异步接收／发送装置收发器各连接有现场总线分散外围设备主站的一路数据链路，向所述冗余总线选择开关发送接收自所述现场总线分散外围设备主站的数据，向所述现场总线分散外围设备主站发送经由所述冗余总线选择开关接收的数据；所述冗余总线选择开关向所述数据传输处理器发送经由所述通用异步接收／发送装置收发器接收的数据，向所述通用异步接收／发送装置收发器发送经由所述数据传输处理器接收的数据；所述数据传输处理器向所述冗余总线选择开关发送经由所述控制器接收的数据，向所述控制器发送经由所述冗余总线选择开关接收的数据；所述控制器经由所述微控制单元接口接收外部数据操作指令，将经由所述数据传输处理器接收的数据写入所述双口随机存取存储器，将由所述双口随机存取存储器中读取的数据向所述数据传输处理器发送。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晋泉，丛俊杰，
申请(专利权)人：北京和利时自动化驱动技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11