SIMl-2實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線儀表電路

　　圖6為SIMl-2器件的典型應(yīng)用電路。該系統(tǒng)采用ARM核單片機(jī)STM32Fl0lRDT6作為信號(hào)和協(xié)議的主要處理器件，該款單片機(jī)引腳數(shù)目少，器件體積小。外掛EEPROM用于存儲(chǔ)用戶(hù)定義的信息。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線通信控制器FBC0409收發(fā)符合FF總線物理層標(biāo)準(zhǔn)的總線信號(hào)，單片機(jī)接收及發(fā)送FF總線數(shù)據(jù)通過(guò)其轉(zhuǎn)換。MAU部分主要由SIMl—2器件完成。該部分還包括少量總線接口電路。圖6中的復(fù)位電路和4 MHz晶振用于給STM32F101RDT6單片機(jī)和FBC0409提供復(fù)位信號(hào)及系統(tǒng)時(shí)鐘。SIMl-2使用單獨(dú)的2 MHz晶振時(shí)鐘。另外，STM32F101RDT6單片機(jī)、FBC0409、SRAM、EEPROM及傳感器電路的電源由低壓差穩(wěn)壓片(LDO)提供，而LDO的電源來(lái)自MAU電路(間接來(lái)自總線)。即所有電源均由總線提供，系統(tǒng)無(wú)需外接電源。各個(gè)器件的連接方式可直接參照數(shù)據(jù)手冊(cè)。接收數(shù)據(jù)時(shí)，通信控制器FBC0409通過(guò)SIMl—2接收來(lái)自FF總線的數(shù)據(jù)幀，提取出數(shù)據(jù)字段供上層進(jìn)一步處理并保存到接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，CPU訪問(wèn)后將這些數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)將發(fā)送數(shù)據(jù)交付給通信控制器FBC0409，并保存到發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在接到令牌后將其轉(zhuǎn)為曼徹斯特碼，通過(guò)MAU單元發(fā)送到FF總線上。

　　總線供電的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于解決功耗與處理速度和處理能力之間的矛盾。由于系統(tǒng)電路本身的消耗和接口電路的需要，供給單片機(jī)，通訊控制器，MAU電路使用的電能很有限。因此器件選型尤為重要。現(xiàn)場(chǎng)總線的軟件比較復(fù)雜龐大，單片機(jī)必須要有足夠的尋址空間。ARM核單片機(jī)STM32F101RDT6其片上擁有384 KB Flash存儲(chǔ)器、48KB SRAM，滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)尋址能力的要求。通訊控制器采用FBC0409，可滿(mǎn)足高性能基金會(huì)總線網(wǎng)絡(luò)主、從設(shè)備的使用要求，也適用于PROFIBUS—PA總線的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。FBC0409內(nèi)置4 KB數(shù)據(jù)RAM和DMA控制器，數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送、地址表的查找均無(wú)需CPU，大大減輕CPU負(fù)擔(dān)，滿(mǎn)足處理速度的要求。對(duì)于MAU電路，除了要求較高質(zhì)量的傳輸信號(hào)外，還必須能高效率從總線上獲取能量以維持儀表工作。西門(mén)子現(xiàn)場(chǎng)總線MAU器件SIMl—2不僅能滿(mǎn)足以上性能指標(biāo)，而且工作電流的利用率較高，自身功耗小。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　在應(yīng)用系統(tǒng)中，用SIMl—2器件替代分立元件，有效地減小器件面積，而且SIMl-2具有較高的傳輸質(zhì)量，能夠降低其自身的工作電流提高利用率。通信控制器FBC0409將RAM集成到器件內(nèi)部，減少線路板連線。單片機(jī)STM32F101RDT6引腳數(shù)目少，減小了器件體積，節(jié)約設(shè)計(jì)空間。總之，使通訊圓卡在器件數(shù)量和功能上相比原來(lái)的電路都有明顯提高。