从现场总线技术看电磁流量计智能卡的设计

目前多家公司都生产可用作基金会现场总线通讯控制器的芯片，如日本的横河公司、富士公司，美国的SHIPSTAR公司，巴西的SMAR公司等。我所在进行九五攻关课题"符合FF协议的智能电磁流量计的开发"时，选用的是SMAR公司生产的FB3050芯片。

　　1.该芯片符合SP50-2-1992 PART2中所规定的现场总线物理层标准，芯片设计时考虑了和各种流行的微处理器接口，既可用作现场总线上的主设备的通讯接口，也可用作从设备的通讯接口。为了减轻CPU的负担，FB3050内部设计了数据链路层地址及帧的自动识别处理器，提供了一套自动识别帧控制字和帧目的地址的逻辑机制，有了这套机制再加上DMA电路，FB3050可以不用CPU干预的情况下就能从网上全部正确接收属于本节点的信息帧。

　　2.网板上的CPU选用嵌入式控制中最常用的Intel80188芯片。80188存储器空间为1MB，最大IO寻址空间为64KB，并集成了一套中断控制器、两路DMA控制器、3个16位定时器、6条可编程的存储器片选线、7条可编程的IO接口片选线。鉴于80188芯片的丰富资源，在设计流量计智能卡时可以将HART智能电磁流量计智能板中CPU1中的功能完全上移至FF网板中的Intel80188芯片中。

　　3.A/D采样电路仍选用AD7715芯片，其数据输入输出线与80188的I/O口线相连，DRDY数据准备好线与中断线INT1相连。80188在定时器到时开中断，当DRDY为低电平时表示数据准备好，中断响应，进入中断采样处理程序。原有的CPU2、CPU3仍可保留（CPU3由用户选择），其SPI口线可与80188的I/O线相连，用模拟SPI方式通讯。因为FF总线是全数字通讯，所以4-20mA电路部分可以省去。

LONWORKS总线

　　LONWORKS 总线是由美国Echelon公司推出的，是众多现场总线标准中比较完善和优秀的一种。LONWORKS是基于网络技术的总线产品，在美国等地已有广泛应用，我国已有很多成功的应用实例，结合Echelon公司的OEM合作方式，LONWORKS 总线技术在我国将会有更广阔的应用前景，因此将该技术应用在智能电磁流量计中也是十分必要的。

LONWORKS现场控制网络是一个局部操作网络，为集散式监控系统提供了很强的实现手段。由于在系统中使用了路由器，使网络可不受通讯介质、通讯距离、通讯速率的限制。智能电磁流量计与LONWORKS技术相结合，不仅方便了用户，而且扩大了电磁流量计的应用领域。

　　在LONWORKS总线中每一个现场设备称为节点，一个典型的现场控制节点主要包含以下几部分功能块：应用CPU、I/O处理单元、通讯处理器、收发器和电源。LONWORKS技术的核心是神经元芯片，它是节点的通讯协处理器，用以协调主机与节点之间的通讯与控制，以及各节点之间彼此的信息沟通。因为神经元芯片主要是利用高级主机的资源来完成复杂的测控功能，其外围电路简单、体积小，可做成插拔式的与仪表通讯卡接口。这样在设计电路时既保持了仪表通讯卡的通用性，又提高了抗干扰能力，使得仪表在网络忙时仍可独立完成监测与控制功能。一个用户节点的结构框图如图2所示。

　　现场总线技术的广泛应用是当今工业自动化发展的趋势与必然，近早、更好地将现场总线技术与工业仪表相结合，是每一个工程技术人员应该认清的方向，并为之做出积极的努力。