[发明专利]一种PowerLink工业以太网到Profibus-DP现场总线的转换装置

摘要

一种PowerLink工业以太网到Profibus-DP现场总线的转换装置，其硬件部分主要由带有高速UART口的主控芯片、以太网物理层收发器和Profibus-DP物理层收发器组成。基于ARM与纯软件Profibus-DP协议栈，采用PowerLink从站与Profibus-DP主站相结合的方式，将Profibus-DP设备接入PowerLink网络中。本发明采用软件协议栈加物理层收发器的方式实现Profibus-DP主站协议，不仅硬件结构简单，而且成本低廉；采用嵌入式实时操作系统作为操作系统平台，极大提高了协议转换的效率，可以很好地满足现场总线、工业以太网的高实时性要求。

主权项

一种PowerLink工业以太网到Profibus‑DP现场总线的转换装置，包括主控芯片、以太网物理层收发器和Profibus‑DP物理层收发器，其特征在于：所述主控芯片采用基于ARM Cortex‑M3构架的STM32F107VCT，且自带高速的UART口；所述以太网物理层收发器采用NS公司的DP83848CVV；所述Profibus‑DP物理层收发器采用TI公司支持Profibus‑DP标准的隔离型RS485收发芯片ISO1176T，该芯片不仅可以实现Profibus‑DP物理层功能，还在片内集成了磁隔离；主控芯片CPU通过UART口与Profibus‑DP物理层收发器的收发芯片ISO1176T连接，所述收发芯片ISO1176T负责将UART口的电平信号转换为Profibus‑DP标准要求的RS485电平；主控芯片CPU通过MII接口与以太网物理层收发器DP83848CVV连接，所述DP83848CVV负责将主控芯片的MII信号转换为以太网的电平信号；主控芯片CPU嵌入PROFIBUS协议栈、PowerLink协议栈和嵌入式操作系统FreeRTOS，由操作系统FreeRTOS对PROFIBUS协议栈和PowerLink协议栈两个任务进行消息队列管理，实现以太网和PROFIBUS‑DP之间的数据交换：当上位机对PROFIBUS‑DP现场总线设备进行远程控制时，以太网物理层收发器DP83848CVV负责把从以太网接收的数据帧发送给主控芯片CPU，主控芯片CPU按照PowerLink协议进行解包处理，之后把处理过的数据再按照PROFIBUS协议打包通过收发芯片ISO1176T送到PROFIBUS‑DP现场总线上；当上位机对PROFIBUS‑DP现场总线设备进行远程监听时，ISO1176T把从PROFIBUS‑DP现场总线接收的数据发给主控芯片CPU，CPU按照PROFIBUS协议进行解包处理后，将数据按照PowerLink协议重新打包通过DP83848CVV送到以太网。