profibus和can現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議分析與橋接器的實(shí)現(xiàn)

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1、北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文PROFIBUS和CAN現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議分析與橋接器的實(shí)現(xiàn)姓名：傅家林申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用指導(dǎo)教師：羅四維20050301摘要計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致了自動(dòng)化領(lǐng)域的深刻變革，并逐漸形成了自動(dòng)化領(lǐng)域的開(kāi)放系統(tǒng)互連通信網(wǎng)絡(luò)，形成了全分布式網(wǎng)絡(luò)集成化自控系統(tǒng)。而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)正是這場(chǎng)深刻變革中的重要技術(shù)。因此深入了解研究現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有極重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，市場(chǎng)上有幾種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)己逐漸形成其影響并在一些特定的應(yīng)用領(lǐng)域顯示了自己的優(yōu)勢(shì)。例如：CAN總線和PROFIBUS總線，它們具有各自的特點(diǎn)，也

2、顯示了較強(qiáng)的生命力。出于各大企業(yè)維護(hù)自己的利益，要想在短時(shí)間內(nèi)形成一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不是一件容易的事，多種總線共存的局面還會(huì)持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。因此研究實(shí)現(xiàn)不同總線之間的互連會(huì)給企業(yè)和用戶提供很大的方便。本論文針對(duì)此需求展開(kāi)研究，實(shí)現(xiàn)了CAN總線和PROFIBUS總線之間的數(shù)據(jù)通訊，即總線橋接器的設(shè)計(jì)。本文對(duì)CAN總線技術(shù)和PROFIBUS總線技術(shù)做了較深入地研究。包括兩種總線的特點(diǎn)，以及兩種總線的協(xié)議區(qū)別。由于這兩種總線只具有開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，因此針對(duì)這兩層的差異展丌研究。物理層通過(guò)硬件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)編

3、碼的轉(zhuǎn)換．并有相應(yīng)的硬件實(shí)現(xiàn)，因此不同信號(hào)的轉(zhuǎn)換比較方便。而數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議存在較大差異．因此即需要硬件也需要軟件的配合。CAN總線和PROFIBUS總線的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議分別集成在各自的總線控制芯片內(nèi)。為了在橋接器中充分利用兩種總線的控制芯片，本文分別對(duì)兩種總線控制芯片作了深入地研究。首先對(duì)CAN總線控制器SJAl000內(nèi)部硬件的組成以及原理做了充分的研究，包括內(nèi)部寄存器的功能、發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)的使用、以及位流處理器的作用等。并詳細(xì)討論CAN總線協(xié)議幀的格式，各個(gè)域段的含義以及位數(shù)。其次對(duì)PROFIBUS總線控制器SPC3的內(nèi)部

4、硬件的組成以及原理進(jìn)行研究，由于SPC3比SJAl000復(fù)雜，因此還單獨(dú)對(duì)SPC3連接外部CPU構(gòu)成智能節(jié)點(diǎn)做了研究性試驗(yàn)。并著重研究了軟件的實(shí)現(xiàn)，從而為后面的橋接器設(shè)計(jì)，尤其是橋接器的軟件編程奠定了基礎(chǔ)。最后，介紹橋接器的設(shè)計(jì)過(guò)程。因?yàn)闃蚪悠鬟B接兩個(gè)不同的總線，所以從硬件的連接到軟件的實(shí)現(xiàn)都要做詳細(xì)的設(shè)計(jì)。硬件方面首先選用一外部CPU芯片分別連接SJAl000和SPC3，CPU訪問(wèn)北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文兩個(gè)芯片就象訪問(wèn)RAM一樣。當(dāng)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，通過(guò)中斷請(qǐng)求通知CPU，CPU接到中斷請(qǐng)求時(shí)進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中實(shí)

5、現(xiàn)對(duì)總線數(shù)據(jù)的接收。這在第六章的橋按器設(shè)計(jì)中作了較詳細(xì)地描述，在此不再多談。關(guān)鍵詞：PROFIBUS，CAN，SPC3，SJAl000，橋接器。AbstractTherapiddevelopmentinthecomputerscienceandeommunieationtechnelegyhasledtodeeprevolutioninthefieldofautomationandithasgraduallygivenrisetotheopensysteminter-communicationnetworkandthedistribu

6、tedneBvorkintegratedsystem．FieldbusisiustOBeoftheimportantpansoftherevolution．sounderstandingthistechnologyanddoingtheresearchinthisfieldhaveveryimportantpracticalmeaning．Nowadays．therearekindsofFieldbustechnologiesinourindustry,andtheyhavealreadyformedtheirinfluencesan

7、dshowedtheiradvantagesinsomespecificapplications．Forinstance，CANFieldbusandPROFIBUSFieldbusaretwoofthem．Theyhavetheirowncharacteristicsandrevealstrongpotentialpowertoo．Becauseeveryenterprisetriestomaintaintheirbenefits．givinganinternationalstandardInshofttermisuneasy．Th

8、esituationthatsevgralFieldbusesexisttogetherwillcontinueforaquitelongtime．Sotheresearchintilefieldofinterconne