PROFIBUS DP總線(xiàn)I/O設備的開(kāi)發(fā)研究

總線(xiàn)I/O是現場(chǎng)總線(xiàn)遠程I/O的簡(jiǎn)稱(chēng)，是基于現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統FCS中的主要設備，PROFIBUS-DP是總線(xiàn)I/O的主流通信協(xié)議。一個(gè)總線(xiàn)I/O設備可能需要多種總線(xiàn)接口，對于設備的開(kāi)發(fā)人員來(lái)講，他們專(zhuān)注于設備功能單元的核心技術(shù)，如果讓他們從頭開(kāi)發(fā)各種通信接口，勢必會(huì )分散設備開(kāi)發(fā)人員的精力，增加開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)周期。

總線(xiàn)I/O的主要功能分為輸入、輸出兩部分。輸入是采集現場(chǎng)模擬信號（如4~20 mA）和開(kāi)關(guān)量信號（如24 V DC）轉換成為數字量并按照通信協(xié)議傳送到現場(chǎng)總線(xiàn)。輸出是將現場(chǎng)總線(xiàn)通信數據轉換成模擬輸出和開(kāi)關(guān)量輸出。PROFIBUS-DP總線(xiàn)I/O設備以從站的形式存在。

本文介紹如何使用XGate-DPS軟件庫設計設備軟件。通過(guò)下面的介紹，您可以快速地讓您的設備具有思想，最終成為一個(gè)功能完整的設備。

　　1 XGate-DPS軟件庫結構

　　XGate-DPS系列模塊都提供了軟件庫，用戶(hù)使用該軟件庫可以快速開(kāi)發(fā)出設備軟件。圖1是該軟件庫的結構圖，整個(gè)軟件架構將XGate-DPS的資源展示給用戶(hù)，這些資源包括輸入數據、輸出數據、用戶(hù)參數數據、配置數據、診斷數據等等。圖中，灰色背景部分表示需要用戶(hù)編程。軟件庫針對8051、ARM平臺做了硬件相關(guān)的接口驅動(dòng)，一般不需要做任何更改，如果使用新的硬件平臺， 用戶(hù)需要修改UART驅動(dòng)。

　　軟件庫自行完成UART數據傳輸控制、命令發(fā)送和接收及相關(guān)分析處理，即圖中的XGate數據處理部分；在XGate數據處理的上層，提供了用戶(hù)接口函數API,用戶(hù)使用這些函數完成對XGate-DPS的操作；一些基于事件的操作，如DP-V1的讀寫(xiě)和數據傳輸請求，XGate數據處理將通過(guò)回調方式獲取應答和處理；用戶(hù)應用程序APP可以直接訪(fǎng)問(wèn)XGate資源，但是，必須使用API來(lái)更新這些資源。

　　2 XGate-DPS軟件設計步驟

　　用戶(hù)使用該軟件庫對XGate-DPS10的操作其實(shí)就是完成回調函數、使用API更新資源、訪(fǎng)問(wèn)資源數據。整個(gè)設計遵循圖2所示的5個(gè)步驟，每個(gè)步驟需要完成的工作在圖中作了注釋?zhuān)渲?，大多數?chǎng)合不需要步驟3;在不使用DP-V1的情況下步驟4幾乎也是可以忽略的。

　　3 總線(xiàn)I/O設備的GSD文件

　　GSD文件是設備描述文件，當一個(gè)設備確定了其功能和參數后，GSD文件也就確定了。設備的GSD文件一般是通過(guò)修改示例GSD文件生成，示例GSD文件中的大部分關(guān)鍵字和參數已經(jīng)確定而不需要修改。本例中修改示例如下：

　　修改的內容一部分是設備的名稱(chēng)、序列號等信息，另一部分是設備組態(tài)數據和用戶(hù)參數數據部分。設備組態(tài)數據指示了設備的輸入輸出大小，決定了通信數據結構，組態(tài)數據的設置可以查看XGate-DPS10數據手冊的附錄；用戶(hù)參數數據是為了限定或指示設備數據的范圍或意義的，更詳細的信息請參考《XGate-DPS10數據手冊》。

4 APP設計及回調函數

　　軟件庫提供了demo示例代碼，一個(gè)軟件庫基礎操作單元如圖3所示。

　　在使用軟件包前，首先要配置cfg.h頭文件的宏定義，這包括與硬件相關(guān)的寄存器、緩沖區大小、設備屬性等的定義。

　　使用軟件包，用戶(hù)沒(méi)有必要去考慮如何與模塊通信，也不必了解PROFIBUS技術(shù)細節，只需要關(guān)心設備功能的實(shí)現及如何組織數據。一個(gè)典型的前后臺用戶(hù)程序框圖如圖4所示。