移动机车位置检测器的PROFIBUS-DP接口设计

PB-OEM2-SE上有一个功能选择开关SW1，要按照说明书定义和用户要求进行设置，位置检测器使用接口板时SW1设置如表2，其意义为：波特率为9．6k，使用连接方式0，用户模板可通过管脚对SE模块硬件复位。

4 位置检测器相关软件设计
位置检测器的软件包括：PB-OEM2-SE接口板初始化模块、检测信号PGA控制模块、位置检测运算模块、输出模块、显示模块等。软件流程如图5所示。

4．1 对接口板初始化的程序设计
位置检测器的AT89S51单片机程序在设置堆栈后，立即通过P1．3输出低电平对PB-OEM2-SE接口板复位，再系统初始化设置，设定通信波特率9．6kb／s。然后，位置检测器的AT89S51输出49个字节，格式如表3所示，对PB-OEM2-SE接口板进行初始化。输出的49个字节除byte0外，都用伪指令的定义字节命令写在程序存储器中，只需逐一取出发送即可。发送完毕后，等待接收接口板的回应。
对PB-OEM2-SE接口板进行初始化的报文中，I／O配置数据采用代码的方式。PB-OEM2-SE接口板接收到初始化报文之后，回答初始化成功／失败报文给用户模板，其格式如表4所示。程序中，将接收的回应报文存放在AT89S51片内RAM，尽管占了众多的RAM单元，但初始化结束后，即可释放这些单元。

byte0字节是接口板返回的检测到用户模板串口波特率编号：1=9．6k，2=19．2k，3=38．4k，4=57．6k，5=115．2k，6=460．8k，7=1．8432M。
byte1字节是初始化报文错误号，其意义如表5所示。

程序中对接口板回应报文进行检测，若对接口板初始化成功，继续程序流程，这时PB-OEM2-SE接口板上的红色指示灯灭。
若检测到是初始化失败的回应报文，则显示回应报文中初始化报文错误号约2s，然后进入死循环，停止看门狗喂食，让位置检测器的AT89S51自动复位，重新对接口板进行初始化。
与接口板进行数据交换程序设计若初始化成功，且PB-OEM2-SE接口板与PROFIBUS-DP主站连通，则接口板上绿色指示灯亮，接口板进入数据交换状态。
用户模板的CPU只与PB-OEM2-SE交换数据，PB-OEM2-SE按照设定的数据交换报文长度自动将其转换成PROFIBUS-DP协议报文与PROFIBUS-DP主站进行通信。所以用户程序只需要考虑与PB-OEM2-SE的数据交换，这种数据交换是采用用户模板主动询问，接口板被动回答的方式。
在数据交换状态下，PB-OEM2-SE接收用户模板发送数据包括：PROFIBUS输入数据profibus_input、请求数据命令req_com、一个字节校验和。报文长度≤202个字节。
在数据交换状态下，PB-OEM2-SD向用户模板发送数据报文包括：PROFIBUS输出数据profibus_output、用户参数化标记(user_prm_ok)、用户参数(user_prm)和一个字节的报文校验和。报文长度≤202个字节。
用户模板发送数据报文如表6所示。若：req_com=00H，表示用户模板请求读取PROFIBUS输出数据，接口板将回答“输出数据报文A”，如表7所示。req_com=01H表示用户模板请求读取更新的用户参数数据，接口板将回答“输出数据报文B”，如表8所示。

位置检测器每30ms检测到一次机车位置，然后将位置数据发送给PB-OEM2-SE，发送报文共12个字节，由于不需要更新的用户参数数据，所以第1字节是请求数据命令00H，2-11字节是位置数据，第12字节是校验和。
位置检测器接收的报文见表9，第2行00，表示不更改原来设定的值，为FFH表示按照本报文指定的方式进行位置检测和显示。

5 GSD文件设计
每一个PROFIBUS站点设备都要有一个GSD文件即“设备描述文件”，用来描述该PROFIBS-DP设备的各种性能参数的文本文件(类似Windw os的设备驱动)，当用PROFIBS组态工具实现系统组态时，需根据与设备对应的GSD文件将其设备集成到总线系统中。
GSD文件包含了设备所有定义参数，包括：支持的波特率、支持的信息长度、输入／输出数据数量、诊断数据的含义、可选模块种类等。GSD文件可以分为3个部分：1)一般规范，这部分包括生产厂商和设备的名称、硬件和软件的版本状况、支持的波特率、可能的监视时间间隔以及总线插头的信号分配；2)与DP主站有关的规范，这部分包括只适用于DP主站的各项参数(如连接从站的最多台数或上装和下装能力)，这一部分对从站没有规定；3)与DP从站有关的规范，这部分包括与从站有关的一切规范(如输入／输出通道的数量和类型、中断测试的规范以及输入／输出数据的一致性信息)。
GSD文件是文本类文件，可用西门子GSD文件编辑器GSDedit或其他文本编辑器编辑。
PB-OEM2-SE产品已经在国际PROFIBS组织PI备案，取得PI授予ID号：06FA和GSD文件名：DS_06FA．GSD。所以用户产品的GSD文件可以在PB-OEM2-SE的GSD文件基础上，在用户公司名、产品型号、系列号等处置换成用户产品信息，即可成为用户的GSD文件，这并木复杂。
需要注意的是，设备初始化报文中的定义的ID号必须和GSD文件中的ID号一致。

6 结束语
PROFIBUS-DP现场总线应用越来越广泛。采用PB-OEM2-SE接口模板设计的具有PROFIBUS-DP接口的移动机车位置检测器已经在自动化系统中实际应用，稳定可靠。这种方案，系统具有很好的灵活性、通用性，以及开发周期短、开发成本低等优点，值得推广应用。