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采用PROFIBUS-DP的FCS性能研究及診斷軟件開(kāi)發(fā)
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時(shí)間：2010-06-12
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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PROFIBUS是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域內市場(chǎng)占有率最高的一種現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，它包括用于制造業(yè)自動(dòng)化的PROFIBUS－DP和用于流程工業(yè)領(lǐng)域的PROFIBUS－PA，它是目前我國惟一的現場(chǎng)總線(xiàn)國家標準。隨著(zhù)越來(lái)越多工業(yè)控制系統采用了PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，對這些控制系統進(jìn)行具體的、直觀(guān)的和實(shí)時(shí)的在線(xiàn)分析與診斷成為了最基本的要求，要想完成這樣的任務(wù)，就需要有相應的工程分析診斷工具。國內外目前所研究的這些總線(xiàn)性能分析診斷工程工具存在著(zhù)功能不夠全面、界面不夠完善、價(jià)格昂貴、不適合中國國情等問(wèn)題。開(kāi)發(fā)一款能夠對總線(xiàn)系統進(jìn)行分析和診斷，方便的、性能價(jià)格比高的分析診斷工程工具必將成為急需的產(chǎn)品。
由于在PRIFBUS傳輸報文可以反映出總線(xiàn)性能的很多參數，包括各種故障狀態(tài)。比如：從參數化報文可以看出主站和從站的關(guān)系，從站的操作方式，包括通道參數、功能設定、裝置參數和ID號等。從組態(tài)報文可以看出從站I/0類(lèi)型及性質(zhì)，以及模塊的I/O性質(zhì)及數據類(lèi)型等。從診斷報文可以看出從站各種參數設置錯誤，各種組態(tài)錯誤，以及裝置模塊錯誤類(lèi)型。所以，本文作者就是在對PROFIBUS-DP報文進(jìn)行詳盡分析的基礎上，采用VC++ 6.0開(kāi)發(fā)了一款基于串口通訊的PROFIBUS性能分析診斷軟件。
1 PROFIBUS工作機理
1.1 PROFIBUS-DP編碼技術(shù)
PROFIBUS－DP交換數據使用異步傳輸技術(shù)和NRZ編碼。NRZ編碼的二進(jìn)制信號“0”或“1”的信號電平在信號持續期間維持不變。圖1所示為NRZ碼信號圖。
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圖1 非歸零碼信號
每個(gè)數據鏈路層協(xié)議數據單元應由一定數量的字符組成，每個(gè)字符都是一個(gè)用于異步傳輸的起――停字符。
每個(gè)字符由11個(gè)比特組成，包括1個(gè)總是為二進(jìn)制“0”的起始比特（ST），8個(gè)可以是二進(jìn)制數“0”亦可以是二進(jìn)制數“1”的信息比特，1個(gè)可以是二進(jìn)制“1”也可以是二進(jìn)制數“0”的偶校驗比特（P），1個(gè)總是為二進(jìn)制數“1”的停止比特，如圖2所示。
SHAPE * MERGEFORMAT
圖2 單個(gè)字符格式
接收器的比特同步總是從起始比特的下降沿開(kāi)始，也就是說(shuō)，在從二進(jìn)制“1”轉換到二進(jìn)制數“0”時(shí)開(kāi)始。在比特時(shí)間的中間應掃描起始比特和所有后繼的比特。在比特時(shí)間的中間，起始比特應是二進(jìn)制數“0”，否則認為同步失敗并停止同步過(guò)程。以二進(jìn)制“1”的停止比特來(lái)結束字符的同步，如果此時(shí)出現二進(jìn)制數“0”來(lái)代替此停止比特，則應認為并報告一個(gè)同步差錯或字符差錯，并應等待下一個(gè)起始比特的前導沿。
1.2 報文格式
如圖3所示，PRFIBUS-DP有以下5種報文格式。其中，SYN為同步周期，它是一個(gè)最小的時(shí)間間隔，在此時(shí)間間隔內，每個(gè)站在它可以接收發(fā)送/請求報文幀或令牌起始部分之前，應從傳輸介質(zhì)接收空閑狀態(tài)（idle state）(idle=二進(jìn)制“1”)。同步周期最小為33個(gè)線(xiàn)空閑比特；SD為起始定界符，DA是目的地址，SA是源地址，FC是控制幀；FCS是幀校驗和，ED為結束定界符，值為16h，L是信息字段長(cháng)度，其中SD1= 10h，用于請求FDL狀態(tài)，尋找一個(gè)新的活動(dòng)的站點(diǎn)，報文長(cháng)度固定，沒(méi)有數據單元；SD2= 68h，用于SRD服務(wù)，報文的數據長(cháng)度可變；SD3 = A2h，數據單元長(cháng)度固定（L總為8字節）；SD4 = DCh，表示該報文為令牌報文；SC =E5h, 短確認報文。
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