【正文】 為現(xiàn)場總線的一種 應(yīng)用很廣 泛。 與 DP 從站 相關(guān)的規(guī)范： 輸入 和 輸出 的 通道數(shù) 、類型、診斷數(shù)據(jù)等。 GSD 文件一般可以分成三個部分 [14]： 總規(guī)范：包括了生產(chǎn)廠商和設(shè)備名稱、 支 持的 波特率、 軟硬件的 版本、總線插頭的 制定 、 監(jiān)視 的 時間間隔 等。 為了使不同的設(shè)備生產(chǎn)廠家的從站設(shè)備能夠很方便的掛接在 Profibus 總線上進行通 信 ，必須創(chuàng)建一個 GSD 文件 ， GSD 文件以電子文檔形式記錄了對應(yīng)從站設(shè)備的各種參數(shù)，從某種意義上來說， GSD 文件是從站設(shè)備的一個電子版使用說明書， 用戶在實際上創(chuàng)建一個 Profibus 應(yīng)用系統(tǒng)時，由組態(tài)軟件工具在主站上讀入該從站設(shè)備的GSD 文件，在主站上建立一個緩沖區(qū)，且再通過網(wǎng)絡(luò) 將初始化參數(shù)賦給從站設(shè)備。 光纖傳輸技術(shù) ： 在電磁干擾很大的場合 ， 一般運用 光纖傳 輸數(shù) 據(jù)。 在 沒有 使用 中 繼器 時，每段最多有 32 個站；使用中繼器時，最多可以有 126 個站點。電纜的可靠傳輸距離與 傳輸速率 有著很大的關(guān)系 ，見表 : 表 電纜長度與傳輸速率的關(guān)系 波特率（ kbit/s） 500 1500 120xx 距離 /m 1200 1200 1200 1000 400 200 100 PA 的 IEC11582 傳輸技術(shù) ： IEC11582 傳輸技術(shù) 可以 滿足 石油化工 的要求，可保證本質(zhì)安全性和現(xiàn)場設(shè)備通過總線供電 [13]。在不 使用 中繼器 時 ，每段最多有 32 各站點， 使用中繼器最多可以 擴展到 127 個站點。一般 Profibus_FMS 和 Profibus_DP 一起 使用 ,有 三 種類型 傳工程碩士學(xué)位論文 9 輸方式 :DP 和 FMS 的 RS485 傳輸、 PA 的 ICE11582 傳輸和光纖傳輸。 Profibus_DP 是一種優(yōu)化的高速通 信 連接，用于自動可控制系統(tǒng)和設(shè)備及分散 I/O 只見到通信設(shè)計，還可用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸。 四 個版本雖然應(yīng)用場合不同，但是版本兼容。 Profibus 總線的特點是不同制造商生產(chǎn)的設(shè)備不用對接口進行特別的調(diào)整就可以直接通 信 ，且特別適用于高速且對時間要求比較高的復(fù)雜通 信 場合。 Profibus 是唯一全集成 H1 和 H2 的現(xiàn)場總線解決方案，是一種不依賴制造商的開放式總線標(biāo)準(zhǔn)。 Profibus 總線自 1997 年進入中國后，市場發(fā)展非常迅速。 在德國，有 90%的工廠自動化檢測和控制設(shè)備上都 配有 Profibus 的標(biāo)準(zhǔn)接口。 12 3 456 7 8效驗位停止位起始位數(shù) 據(jù) 位 （ 1 — 8 ） 圖 M_BUS 比特流 傳輸 格式 Profibus 總線簡介 現(xiàn) 場總線是一種連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的開放式、數(shù)字化雙向多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò) [9]。TSS721 不僅可以按照 MBUS 總線規(guī)范 來 收發(fā)數(shù)據(jù)，還 具有從設(shè)備與 微處理器 之間 的電平轉(zhuǎn)換 電路，用來 實現(xiàn)微處理器和從 節(jié)點 設(shè)備的通信。 M_BUS 的 數(shù)據(jù)鏈路層傳輸協(xié)議 基于 IEC 870 5， M_BUS 數(shù)據(jù)鏈路岑協(xié)議 采用 的是 異步串行 的傳輸方式 , 傳輸?shù)?每個字節(jié)有 8 個位， 8 位之前加上一個 起始位和 之后加上一個校驗位和一個 結(jié)束位 構(gòu)成十個位 來 傳輸， 總線 在靜止 狀態(tài) 的時候 為 高電平，用 邏輯 1(MARK)表示 ，因此 每個字節(jié) 的 起始為必須 為 低電平，即 邏輯 0( SPACE) ，結(jié)束 位為高電平，即邏輯 1(MARK)表示該字節(jié)的信息的結(jié)束 [7,8]。 M_BUS 總線數(shù)據(jù)鏈路 S p a c e = 0 M a r k = 1tI m a r k = 1 . 5 m AI s p a c e = ( 1 1 2 0 m A )S l a v e t o m a s t e r 圖 由從機向主機傳輸?shù)模娏鳎?shù)據(jù)碼流 層規(guī)定： M_BUS 數(shù)據(jù)傳輸為 11 個字節(jié)，其中 1 位起始位， 8 位數(shù)據(jù)位， 1 位數(shù)據(jù)校驗位和 1 位停止位。從機到主機的數(shù)據(jù)交換采用的是電流調(diào)制，從機中 TSS721 向主機發(fā)送的是一系列的電流脈沖。一般在設(shè)計 M_BUS從機的時，可選用等過 Texas Instruments 公司生產(chǎn)的 TSS721 芯片作為從機的收發(fā)芯片。 主機通過在 M_BUS 總線上不斷的改變電壓 值 將信號傳輸?shù)組_BUS 從機。 M_BUS 通 信 是由主機發(fā)起通信，從機應(yīng)答，從機之間沒有信號傳輸，從機之間通過地址編碼區(qū)分。 將 M_BUS 儀表總線 用于各類消費性相關(guān)裝置，可將相關(guān)數(shù)據(jù)或信息編碼收集并傳 遞至 M_BUS 主站，然后再通過各 類方式傳送至上位機進行相應(yīng)的處理，這樣可 以 實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù) 的實時 采集、巡檢和監(jiān)控等功能 [4 ,5,6]。 總線長度可以達到 1km。 主機可遠程供電給從機?，F(xiàn)階段我國建設(shè)部門推廣的水 、 電 、 氣 三 表合一，采用的就是這種總線標(biāo)準(zhǔn)。 相關(guān)通 信 接口的 簡介 M_BUS 總線簡介 M_BUS 總線，全稱 Meterbus,是一種專門用于各 類儀表或裝置的遠程讀數(shù)或讀取相關(guān)信息的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 另一方面，數(shù)據(jù) 集中 系統(tǒng)采用 SoC 、 ARM、 DSP 等 嵌入式微處理器 、 RS485 雙絞線 、 CAN 總線和 Profibus 總線 等，支持多種 通信 接口， 可廣泛運用于 工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù) 傳輸 和控制 等 領(lǐng)域。數(shù)據(jù)集中系統(tǒng)近年來也逐漸 向高精度 、 高速化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化 、通用化的 方向發(fā)展。 特別是隨著嵌入式技術(shù)的出現(xiàn)，可以將一塊體積很小，功能很強大的芯片應(yīng)用于各種智能化的系統(tǒng)，這一技術(shù)應(yīng)用在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，使得原先數(shù)據(jù)集中系統(tǒng)的功能增加， 擴大 了數(shù)據(jù)集中器的運用場合 。 20 世紀 70 年代，隨著微計算機技術(shù)的發(fā)展，微計算機技術(shù)與數(shù) 據(jù)傳輸相融合，將用傳統(tǒng)方法不能實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸采用新的技術(shù)手段，成功的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸，使得數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)上了一個新的臺階。 數(shù)據(jù)集中系統(tǒng)產(chǎn)生于上個世紀 50 年代，由美國率先運用在軍事上，將采集到的偵察數(shù)據(jù)進行集中后在傳輸?shù)奖O(jiān)控室，這一數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)運用在軍事領(lǐng)域，為軍事情報部門提供了準(zhǔn)確實時的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)。工 業(yè)化生產(chǎn)的過程中，需要將工業(yè)數(shù)據(jù)通過傳感器或者其他采集裝置采集， 然后通過數(shù)據(jù)集中器上傳至相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸通道，便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理等，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)從源端到目的端的數(shù)據(jù)交換。 另外，由于該系統(tǒng)設(shè)計有中繼接口，所以該系統(tǒng)還可以作為中繼器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在 M_BUS 主站與從站之間的遠距離通 信 。 針對傳統(tǒng) RS485 數(shù)據(jù)集中器 的不足，研究和討論了一種新的數(shù)據(jù) 集中 系統(tǒng)的設(shè)計方案。 傳統(tǒng)的 RS485 數(shù)據(jù) 集中系統(tǒng) 傳輸速度慢、實時性差、安裝麻煩、抗干擾能力弱等已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn) 現(xiàn)代 數(shù)據(jù) 集中 的要求 ，而 基于 M_BUS 總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集中器具有所有 M_BUS 的優(yōu)點。 在歐洲， M_BUS 總線 由于其 特有的 總線供電模式 而 被廣泛的應(yīng)用于 水 、 電 、 氣 遠程抄表系統(tǒng) ，并且 由于其實時性相對較好可以廣泛用于智能化控制總線和火災(zāi)報警系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的 RS485總線通 信 設(shè)備容量少，最多接入數(shù)量不超過 128個 ，不適合現(xiàn)代化的樓宇之間的信息傳輸；通 信 速率非常容易受距離的限制，當(dāng)通 信 距離超過 數(shù)百米時，其可靠的通 信 速率小于 1200bps；非隔離 的 方式 使得 RS485芯片不能應(yīng)用 于 長距離戶外通 信 ，隔離方式需要 提供 隔離電源，成本較高 ；不能給從設(shè)備供電，從 設(shè)備需要單獨外加電源供電； 布線拓撲只能為串行布線，不能構(gòu)成星形等任意分支，但是串行布線對小區(qū) 的實際布線設(shè)計難度太大； 遠 距離通 信 時， RS485芯片容易損壞 。 伴 隨著生活條件的不斷改善，住宅的智能化要求日益提高，一戶一表的推行，對費率水價的實施以及用水管理部門對 用水量 統(tǒng)計及收費管理的需要，推動著自動 化 抄表技術(shù)在水表領(lǐng)域 的不斷發(fā)展，最初由計量 工人挨家挨戶的直接讀取到今天的智能化自動抄表技術(shù)的完善，種種跡象表明我國已經(jīng)加快了現(xiàn)代化的步伐 。 傳統(tǒng)的手工抄表由于耗費大量人力物力，已經(jīng) 不再適應(yīng) 時代的需要 。 Ether。 PROFIBUS。 關(guān)鍵詞： M_BUS； PROFIBUS； CAN；以太網(wǎng) ； LPC2387 多通 信 接口的 M_BUS 主站 /中繼器 的設(shè)計與實現(xiàn) III Abstract As mankind enters the 21st century, puter science and technology, information science and technology and automation and control technology is widely used in the scene of industrial production, the data transmission is an important part of industrial production. Traditional data concentrator features a single bus interface is too small, the shortings of the data processing capacity has gradually keep up with the times, the new data transmission system is imminent. Communication interface M_BUS master / repeater use European instrument the bus M_BUS technology, instead of the traditional RS485 bus, has a great advantage in terms of data transmission. For PROFIBUS, CAN bus M_BUS bus and Ether technologies, their technology is mature, stable and highperformance, wide range of applications in the industrial production data transmission link applications is extremely broad, and embedded technology as today39。多通 信 接口的 M_BUS主站 /中繼器 的下行接口采用的是 MBUS總線技術(shù)， 上行接口采用了 Profibus總線、 CAN總線和以太網(wǎng)通 信 技術(shù) ，考慮到多功能性，還設(shè)計了 MBUS中繼器接口，增加了 MBUS從機的數(shù)據(jù)傳輸距離。 多通 信 接口的 M_BUS主站 /中繼器 運用了歐洲儀表總線 M_BUS技術(shù)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的RS485總線技術(shù) ，在數(shù)據(jù)傳輸方面有著極大優(yōu)勢 。 （請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打 “√”） 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 √ 工程碩士學(xué)位論文 II 摘 要 人類進入 21世紀以來 ，計算機科學(xué)技術(shù)、信息 科學(xué)技術(shù)和 自動 化 控制技術(shù) 被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)場的工業(yè)生產(chǎn)中 ， 而數(shù)據(jù)傳輸是 工業(yè)生產(chǎn)的 重要 環(huán)節(jié) ，數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量直接影響到生產(chǎn)效益 。 本學(xué)位論文屬于 保密 □，在 ______年解密后適用本授權(quán)書。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué) 位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做 出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 工程 碩士學(xué)位論文 多通 信 接口的 M_BUS 主站 /中繼器的設(shè)計與實現(xiàn) The Design and Implementation of Multiconfiguration Data Acquisition Module by Dai Zupeng .（ Hunan Normal University） 20xx A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Science in Electronic Science and Technology in the Graduate School of Hunan University Supervisor Vice Professor Wu Guiqing May， 20xx I