从RS-232串口到PROFIBUS-DP总线的转换接口设计

则需要由微处理器中的软件来实现。

SPC3自身带有1.5KB的数据存储区，至少需要11位地址线。单片机P0口的P0.0~P0.7接SPC3的DB0~DB7端，既作为SPC3的数据线，也作为SPC3地址总线的低8位。单片机P2口的P2.0~P2.2接SPC3的AB0~ AB2端，作为SPC3地址总线的高3位，同时要使SPC3的高5位AB7..3=00000。在软件程序的设计中，SPC3的数据存储器的地址区被强制在1000H~15FFH，这要求P2.7~2.4=0001，要想AB4仍为0，就必须将P2.4通过一个非门接SPC3的AB4端。在实际电路中，SPC3的AB7~5通过一个接地电阻接地，使得AB7..5=000，AB3接P2.3始终给出低电平信号即AB3=0，AB4的输入端通过一个可编程逻辑芯片对P2.7~2.4的编码电路来实现(AB4=P2.7|P2.6|P2.5|非P2.4)，这样只要使P2.7~2.4=0001，AB4始终为1，从而保证SPC3的数据存储器的地址范围为1000H~15FFH。

3.2 PROFIBUS总线接口

PROFIBUS接口是PROFIBUS标准驱动电路，由由两个输入光电隔离电路(6N137，10MBit/s)、一个输出光电隔离电路(6N136)、一个RS-485驱动芯片(SN75LS176)、一个D型9针插头组成及辅助电路组成。光隔是用以消除来自零线的干扰，如果现场通信的波特率需要到12M，在光隔选用时还需要考虑更高的性能，如HCPL7720等。

3.3 RS-232接口

RS232接口电路RS-232驱动电路，由一个输入光电隔离电路(6N136)、一个输出光电隔离电路(6N136)、一个串口处理芯片(MAX232)、D型9针插头及辅助电路组成，实现串口TTL信号到RS-232信号的转换。

3.4 拨码开关

一方面用作设置从站地址，另一方面用作RS-232接口设置。上电时，使D7=1，D5~D0作为串口配置数据存入EEPROM，然后将D0拨到0，D6~D0共7位作为设置的从站地址。D2D1D0：串口波特率设置;D4D3：是否有奇/偶校验;D5：接收/发送允许。

3.5 微处理器接口

微处理器AT89LS8252由以下几部分组成：一个8位中央处理器(CPU)，片内8K字节的Flash存储器，2K字节的EEPROM，片内256字节的SRAM，4个8位的双向可寻址I/O端口，一个全双工UART串行接口，具有SPI接口，含有WATCHDOG、定时器等，可满足接口对程序、配置数据、PROFIBUS标准对异步通信等的需要。AT89LS8252外接24M HZ晶振。。通过对SPC3的控制实现PROFIBUS的通信，并在RAM中建立PROFIBUS通信数据缓冲区。另一方面，通过RS-232接口实现和外部现场设备的通信，同样在RAM中建立RS-232通信数据缓冲区。CPU通过两个通信缓冲区的数据交换，实现PROFIBUS到RS-232的通信。

4. 软件设计

　　在西门子公司的DP从站开发包PACKAGE4中，包括面向SPC3的C原码固态程序DPS2。利用它所提供的用户宏接口，可以方便的实现SPC3中各寄存器及缓冲区的初始化设置，根据中断源类型实现与主站通信数据的接受与发送。因此单片机不需要考虑从站状态机的实现顺序。其主程序流程图如图2所示，中断流程如图3所示。

图2：主程序流程图

图3：SPC3中断程序流程图

其中，有以下三个部分需要重点说明。

(1)SPC3初始化

微处理器对SPC3的初始化包括：屏蔽不允许的中断;设置用户WatchDog值;将ID号、从站地址赋给SPC3对应寄存器，初始化方式寄存器;自定义各buffer长度，初始化spc3中各buffer(地址、长度赋给对应参数寄存器，并将buffer区清0);从read-cfg-buffer中读入配置数据计算三个Din-buffer和三个Dout-buffer各自的实际长度及地址;获取三个Din-buffer中空闲的一个，其地址赋user_input_buffer_ptr_fb;获取两个诊断buffer中空闲的一个地址赋user_diag_buffer_ptr_fb，置诊断标志user_diag_flag_fb = TRUE;从Status Register取波特率赋;给处理器参数wd_baud_ctrl_val赋值。考虑到在实际的系统运行中，一般不需要更改从站地址，初始化中将更改站地址标志置为FALSE。

(2)数据通信过程

当参数化、配置完成后状态机进入数据交换状态。微处理器根据SPC3中断寄存器的状态对SPC3接收到的主站发送的输出数据进行转存，同时组织需通过SPC3发送给主站的数据，并根据要求组织外部诊断等。

在RS-232串口通信程序设计中，分别设有串口接受中断、发送中断程序来处理串口数据的接受和发送。由于PROFIBUS侧的数据更新速率远远快于RS-232侧的数据更新的速率，为保证由PROFIBUS侧输入的数据能一次性的整块传送到RS-232侧，需在程序中加一数据缓冲区来临时存储PROFIBUS 侧输入的数据。在对数据缓冲区中的数据的处理期间，数据缓冲区加锁，以防止数据缓冲区中数据更新，只有一次处理完成，数据缓冲区才解锁，允许再次更新其中数据。

在每一次程序循环中，程序一次性的将整块PROFIBUS侧的输入数据读入一数据缓冲区中并将其加锁，进行