Profibus DP主站通讯卡、通讯方法及系统

摘要

本发明公开了一种Profibus DP主站通讯卡、通讯方法及系统，包括RAM、存储芯片及AM335X芯片。AM335X芯片在自身初始化完成后，从存储芯片中读取主站程序到RAM中运行；在主站程序运行后，从主控芯片中获取程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息，并根据程序配置信息配置主站程序，根据总线配置信息配置AM335X芯片与从站之间的连接总线，且在从站空闲时，根据从站配置信息配置从站，以在从站空闲且准备好通信后与从站进行周期性数据交换。可见，本申请采用了单个AM335X芯片便实现了主站协议处理，从而降低了Profibus DP主站开发成本，且缩短了主站开发周期。

说明书

技术领域

本发明涉及工业通讯领域，特别是涉及一种Profibus DP主站通讯卡、通讯方法及系统。

背景技术

Profibus DP用于实现现场层的高速数据传送，Profibus DP主站与Profibus DP从站进行周期性地通信。目前，国内Profibus DP主站的开发主要还是通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)芯片的方案，如图1所示，该方案由专用CPU芯片和ASIC芯片配合进行主站协议处理，然后专用CPU芯片通过双口RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)与PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)的主控芯片进行数据交互，使PLC实现Profibus DP主站功能。但是，此方案需专用CPU芯片、ASIC芯片以及双口RAM相配合才能实现主站协议处理，导致Profibus DP主站的开发成本较高，开发周期较长。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种Profibus DP主站通讯卡、通讯方法及系统，采用单个AM335X芯片便实现了主站协议处理，从而降低了Profibus DP主站的开发成本，且缩短了Profibus DP主站的开发周期。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种Profibus DP主站通讯卡，包括：

RAM；

用于存储Profibus DP主站程序的存储芯片；

分别与所述RAM、所述存储芯片及PLC的主控芯片连接，且经物理层收发器与Profibus DP从站连接的AM335X芯片，用于在自身初始化完成后，从所述存储芯片中读取主站程序到所述RAM中运行；在所述主站程序运行后，从所述主控芯片中获取程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息，并根据所述程序配置信息配置所述主站程序，根据所述总线配置信息配置所述AM335X芯片与从站之间的连接总线，且在所述从站空闲时，根据所述从站配置信息配置所述从站，以在所述从站空闲且准备好通信后与所述从站进行周期性数据交换。

优选地，对于芯片初始化，所述AM335X芯片具体用于：

在系统上电或者复位后，对与所述RAM和所述存储芯片连接的总线的驱动函数进行初始化配置，以实现从所述存储芯片中读取主站程序到所述RAM中运行。

优选地，对于配置信息的获取，所述AM335X芯片具体用于：

在所述主站程序运行后，通过与所述主控芯片之间自定义的协议，与所述主控芯片进行握手，以在握手完成后接收所述主控芯片下发的程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息。

优选地，对于与所述从站进行数据通信，所述AM335X芯片具体用于：

在所述AM335X芯片与所述从站之间的连接总线配置好后，向所述从站发送用于检查所述从站的运行及占用情况的诊断报文；

若根据所述从站基于所述诊断报文返回的信息确定出所述从站空闲，则向所述从站发送所述从站配置信息，以使所述从站根据所述从站配置信息进行配置；

轮询向所述从站发送所述诊断报文，若根据所述从站基于所述诊断报文返回的信息确定出所述从站空闲且准备好通信，则开始与所述从站进行周期性数据交换。

优选地，所述Profibus DP主站通讯卡还包括：

电源芯片，用于为所述AM335X芯片及其外围电路供电。

优选地，所述AM335X芯片通过SPI接口与所述主控芯片连接。

优选地，所述AM335X芯片通过UART接口与所述物理层收发器连接；所述物理层收发器通过RS485接口与所述从站连接。

优选地，所述RAM为DDR；所述存储芯片为SPI Flash。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种Profibus DP通讯方法，应用于上述任一种Profibus DP主站通讯卡，包括：

在所述AM335X芯片初始化完成后，从所述存储芯片中读取主站程序到所述RAM中运行；

在所述主站程序运行后，从所述主控芯片中获取程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息；

根据所述程序配置信息配置所述主站程序；

根据所述总线配置信息配置所述AM335X芯片与从站之间的连接总线；

在所述从站空闲时，根据所述从站配置信息配置所述从站，以在所述从站空闲且准备好通信后实现所述AM335X芯片与所述从站的周期性数据交换。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种Profibus DP通讯系统，包括ProfibusDP从站及上述任一种Profibus DP主站通讯卡。

本发明提供了一种Profibus DP主站通讯卡，包括RAM、存储芯片及AM335X芯片。AM335X芯片用于在自身初始化完成后，从存储芯片中读取主站程序到RAM中运行；在主站程序运行后，从主控芯片中获取程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息，并根据程序配置信息配置主站程序，根据总线配置信息配置AM335X芯片与从站之间的连接总线，且在从站空闲时，根据从站配置信息配置从站，以在从站空闲且准备好通信后与从站进行周期性数据交换。可见，本申请采用了单个AM335X芯片便实现了主站协议处理，从而降低了Profibus DP主站的开发成本，且缩短了Profibus DP主站的开发周期。

本发明还提供了一种Profibus DP通讯方法及系统，与上述主站通讯卡具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种Profibus DP主站开发方案的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种Profibus DP主站通讯卡的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种Profibus DP主站通讯卡的具体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种Profibus DP通讯系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种Profibus DP主站通讯卡、通讯方法及系统，采用了单个AM335X芯片便实现了主站协议处理，从而降低了Profibus DP主站的开发成本，且缩短了Profibus DP主站的开发周期。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种Profibus DP主站通讯卡的结构示意图。

该Profibus DP主站通讯卡包括：

RAM 1；

用于存储Profibus DP主站程序的存储芯片2；

分别与RAM 1、存储芯片2及PLC的主控芯片连接，且经物理层收发器与ProfibusDP从站连接的AM335X芯片3，用于在自身初始化完成后，从存储芯片2中读取主站程序到RAM1中运行；在主站程序运行后，从主控芯片中获取程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息，并根据程序配置信息配置主站程序，根据总线配置信息配置AM335X芯片3与从站之间的连接总线，且在从站空闲时，根据从站配置信息配置从站，以在从站空闲且准备好通信后与从站进行周期性数据交换。

具体地，本申请的Profibus DP主站通讯卡包括RAM 1(random access memory，随机存取存储器)、存储芯片2及AM335X芯片3，其工作原理为：

存储芯片2用于存储Profibus DP主站程序，需要说明的是，这里的存储芯片2具有非易失特性，即在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘。RAM 1用于运行Profibus DP主站程序使用，其可以随时读写(刷新时除外)，且速度很快，RAM 1具有易失特性，即一旦断电所存储的数据将随之丢失，其存储特性相当于内存。

AM335X芯片3作为Profibus DP主站通讯卡的控制芯片，可选用但不仅限于AM3357芯片，其工作流程为：AM335X芯片3在自身初始化完成后，从存储芯片2中读取Profibus DP主站程序到RAM 1中运行；在Profibus DP主站程序运行后，AM335X芯片3从PLC的主控芯片(属于PLC的CPU模块，可选用但不仅限于AM3352芯片)中获取系统配置信息；其中，系统配置信息包括：1)用于配置Profibus DP主站程序的程序配置信息，即为Profibus DP主站程序中的参数赋值；2)用于配置AM335X芯片3与Profibus DP从站之间的连接总线的总线配置信息，以使AM335X芯片3与Profibus DP从站建立连接；3)用于配置Profibus DP从站的从站配置信息，以使AM335X芯片3与Profibus DP从站按需求配置进行数据通信；基于此，AM335X芯片3根据程序配置信息配置Profibus DP主站程序，并根据总线配置信息配置AM335X芯片3与Profibus DP从站之间的连接总线，且在Profibus DP从站空闲时，根据从站配置信息配置Profibus DP从站，以在Profibus DP从站空闲且准备好通信后，与Profibus DP从站进行周期性数据交换。需要说明的是，AM335X芯片3通过物理层收发器与Profibus DP从站通信。

本发明提供了一种Profibus DP主站通讯卡，包括RAM、存储芯片及AM335X芯片。AM335X芯片用于在自身初始化完成后，从存储芯片中读取主站程序到RAM中运行；在主站程序运行后，从主控芯片中获取程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息，并根据程序配置信息配置主站程序，根据总线配置信息配置AM335X芯片与从站之间的连接总线，且在从站空闲时，根据从站配置信息配置从站，以在从站空闲且准备好通信后与从站进行周期性数据交换。可见，本申请采用了单个AM335X芯片便实现了主站协议处理，从而降低了Profibus DP主站的开发成本，且缩短了Profibus DP主站的开发周期。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选的实施例，对于芯片初始化，AM335X芯片3具体用于：

在系统上电或者复位后，对与RAM 1和存储芯片2连接的总线的驱动函数进行初始化配置，以实现从存储芯片2中读取主站程序到RAM 1中运行。

具体地，在系统上电或者复位后，AM335X芯片3进行系统初始化，主要完成对与RAM1和存储芯片2连接的总线的驱动函数进行初始化配置，以与RAM 1和存储芯片2建立交互，从而实现从存储芯片2中读取Profibus DP主站程序到RAM 1中运行。

作为一种可选的实施例，对于配置信息的获取，AM335X芯片3具体用于：

在主站程序运行后，通过与主控芯片之间自定义的协议，与主控芯片进行握手，以在握手完成后接收主控芯片下发的程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息。

具体地，在Profibus DP主站程序运行后，AM335X芯片3首先通过与PLC的主控芯片之间自定义的协议与主控芯片进行握手，在二者握手完成后(说明二者可成功进行后续信息交互)，主控芯片会主动下发程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息至AM335X芯片3，供AM335X芯片3基于主控芯片下发的配置信息进行相应配置。

作为一种可选的实施例，对于与从站进行数据通信，AM335X芯片3具体用于：

在AM335X芯片3与从站之间的连接总线配置好后，向从站发送用于检查从站的运行及占用情况的诊断报文；

若根据从站基于诊断报文返回的信息确定出从站空闲，则向从站发送从站配置信息，以使从站根据从站配置信息进行配置；

轮询向从站发送诊断报文，若根据从站基于诊断报文返回的信息确定出从站空闲且准备好通信，则开始与从站进行周期性数据交换。

具体地，在AM335X芯片3与Profibus DP从站之间的连接总线配置好后，AM335X芯片3向Profibus DP从站发送用于检查Profibus DP从站的运行情况及占用情况的诊断报文，Profibus DP从站在接收到诊断报文后向AM335X芯片3返回诊断报文反馈信息，AM335X芯片3可基于Profibus DP从站返回的诊断报文反馈信息判断Profibus DP从站是否处于空闲状态，若判断出Profibus DP从站空闲，则可向Profibus DP从站发送从站配置信息，以使Profibus DP从站根据从站配置信息进行配置。然后，AM335X芯片3轮询向Profibus DP从站发送诊断报文，Profibus DP从站在每次接收到诊断报文后均向AM335X芯片3返回诊断报文反馈信息，AM335X芯片3可基于Profibus DP从站返回的诊断报文反馈信息判断ProfibusDP从站是否处于空闲状态，且判断Profibus DP从站是否准备好通信，若判断出ProfibusDP从站空闲且准备好通信，则可开始与从站进行周期性数据交换。

此外，需要说明的是，专用CPU芯片和ASIC芯片的双芯片架构共用同一总线，专用CPU芯片和ASIC芯片的总线共享方式有两种：1)专用CPU芯片为主，ASIC芯片为从；2)ASIC芯片为主，专用CPU芯片为从。这两种方式都是主芯片永久占有总线，从芯片访问RAM时需要事先向主芯片申请总线控制权，得到主芯片的许可之后，才能够访问RAM。可见，专用CPU芯片和ASIC芯片的双芯片架构共用同一总线，使得此方案需为专用CPU芯片和ASIC芯片分配总线使用权，导致Profibus DP主站的实现复杂。而本申请的AM335X芯片的单芯片架构可单独占用总线，避免了分配总线使用权的问题，从而降低了Profibus DP主站的实现复杂度。

请参照图3，图3为本发明实施例提供的一种Profibus DP主站通讯卡的具体结构示意图。

作为一种可选的实施例，Profibus DP主站通讯卡还包括：

电源芯片，用于为AM335X芯片3及其外围电路供电。

进一步地，本申请的Profibus DP主站通讯卡还包括电源芯片，可选用但不仅限于TPS65910电源芯片(如TPS65910A3A1RSLR)，其为AM335X芯片3(3.3V)及其外围电路(5V)供电。

作为一种可选的实施例，AM335X芯片3通过SPI接口与主控芯片连接。

具体地，本申请的AM335X芯片3通过SPI(serial peripheral interface，串行外设接口)接口与PLC的主控芯片连接，使AM335X芯片3与PLC的主控芯片以串行方式进行通信交换信息。

作为一种可选的实施例，AM335X芯片3通过UART接口与物理层收发器连接；物理层收发器通过RS485接口与从站连接。

具体地，本申请的AM335X芯片3通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)接口与物理层收发器(可选用但不仅限于ISO1176DWR收发器)连接，UART接口在串行通信与并行通信之间加以转换。物理层收发器通过RS485接口(适用于主从通信方式，属于串行通信接口)与Profibus DP从站连接，具体通过DB9Connector(接头)与Profibus DP从站连接。

此外，AM335X芯片3具体可通过Expansion Connector(端子连接器)与PLC的主控芯片和物理层收发器插入式连接。

作为一种可选的实施例，RAM 1为DDR；存储芯片2为SPI Flash。

具体地，本申请的RAM 1可选用DDR(Double Data Rate，双倍速率同步动态随机存储器)，如DDR3；存储芯片2可选用SPI Flash(闪存)。

此外，本申请的AM335X芯片3还可通过自身的UART接口连接外部设备通讯，及通过自身的JTAG(Joint Test Action Group，联合测试工作组)接口来下载更新SPI Flash中的Profibus DP主站程序。

本发明还提供了一种Profibus DP通讯方法，应用于上述任一种Profibus DP主站通讯卡，包括：

在AM335X芯片初始化完成后，从存储芯片中读取主站程序到RAM中运行；

在主站程序运行后，从主控芯片中获取程序配置信息、总线配置信息及从站配置信息；

根据程序配置信息配置主站程序；

根据总线配置信息配置AM335X芯片与从站之间的连接总线；

在从站空闲时，根据从站配置信息配置从站，以在从站空闲且准备好通信后实现AM335X芯片与从站的周期性数据交换。

具体地，本申请的Profibus DP主站通讯卡包括RAM、存储芯片及AM335X芯片。存储芯片用于存储Profibus DP主站程序。RAM用于运行Profibus DP主站程序使用。AM335X芯片作为Profibus DP主站通讯卡的控制芯片。

基于此，Profibus DP通讯方法为：AM335X芯片在自身初始化完成后，从存储芯片中读取Profibus DP主站程序到RAM中运行；在Profibus DP主站程序运行后，AM335X芯片从PLC的主控芯片中获取系统配置信息；其中，系统配置信息包括：1)用于配置Profibus DP主站程序的程序配置信息，即为Profibus DP主站程序中的参数赋值；2)用于配置AM335X芯片与Profibus DP从站之间的连接总线的总线配置信息，以使AM335X芯片与Profibus DP从站建立连接；3)用于配置Profibus DP从站的从站配置信息，以使AM335X芯片与Profibus DP从站按需求配置进行数据通信；基于此，AM335X芯片根据程序配置信息配置Profibus DP主站程序，并根据总线配置信息配置AM335X芯片与Profibus DP从站之间的连接总线，且在Profibus DP从站空闲时，根据从站配置信息配置Profibus DP从站，以在Profibus DP从站空闲且准备好通信后，与Profibus DP从站进行周期性数据交换。

请参照图4，图4为本发明实施例提供的一种Profibus DP通讯系统的结构示意图。

该Profibus DP通讯系统包括：Profibus DP从站及上述任一种Profibus DP主站通讯卡。

本申请提供的Profibus DP通讯系统的介绍请参考上述Profibus DP主站通讯卡的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。