基金會現(xiàn)場總線壓力測量系統(tǒng)的設計

4、FF總線PC接口卡的設計

　　上位PC機與FF現(xiàn)場總線無法直接相連而實現(xiàn)它們之間的信息交換，所以必須設計FF總線PC接口卡來滿足它們之間互相通信的要求。圖3即為本部分的設計簡圖，它主要由雙口RAM芯片IDT7142、單片機INTEL80188、通信控制芯片FB3050和媒體訪問子層四個

　　部分構成。本部分設計采用嵌入式控制中最常見的INTEL80188CPU作為接口卡上的CPU，INTEL80188提供20條地址總線，存儲器尋址空間為1MB，I/O最大尋址空間為64KB（16位地址線），片內還集成了一套中斷控制器、兩路DMA控制器、三個16位定時器、六條可編程的存儲器片選線、七條可編程的I/O接口片選線，對嵌入式控制線路的設計非常方便。在接口卡CPU與PC機CPU通信方面采用的是雙口RAM方式，因為這種方式可使兩邊的CPU在數(shù)據(jù)塊級同步。

5、媒體訪問單元的設計

　　媒體訪問單元（MAU）是FF智能壓力變送器和上位PC機能否實現(xiàn)正常通信的重要組成部分，它的功能是發(fā)送和接收符合FF規(guī)范的物理信號。其中FF總線信號的接收部分工作原理為：FF總線信號經(jīng)過三繞組變壓器傳送給由運放OP439構成10～40KHZ的帶通濾波器進行濾波處理，然后處理過后的信號傳送給由運放OP942構成的電壓比較器來完成信號整形，比較器整形后輸出一個比較干凈的數(shù)字信號給FB3050的PI_PHPDU引腳，這樣就完成了對FF總線信號的接收。而需要發(fā)送的信號則是通過由四個74HC126差分驅動器構成的總線驅動發(fā)送到FF總線上去的。四個74HC126分成兩組，每組內的兩個74HC126的輸入端連接在一起，然后兩組的輸入端由反向器相連接后接FB3050的PO_PHPDU引腳，而四個74HC126的允許端全部連接在一起后接FB3050的控制信號PO_TACT信號。還有，圖4中的電容C1和C2是為了隔直而使用的，R1和C3構成終端匹配器，R9、R10是限流電阻。

6、系統(tǒng)軟件設計

　　本系統(tǒng)的軟件設計主要由相同設計思想的兩個部分組成：上位PC機與基金會現(xiàn)場總線之間通信系統(tǒng)軟件設計和FF智能壓力變送器與基金會現(xiàn)場總線之間通信系統(tǒng)軟件設計。在這里我就以上位PC機與基金會現(xiàn)場總線之間通信系統(tǒng)軟件設計為例說明此系統(tǒng)的軟件設計。本部分設計的主要思路是：當現(xiàn)場總線上有信號時，信號先通過媒體訪問單元由FB3050接收并傳送給PC接口卡上的接收緩沖區(qū)，然后通過INTEL80188進行選擇后再通過PC_ISA總線接口傳送給PC機應用程序處理;反之，上位PC機需要發(fā)送控制信息時則是通過相反的方式進行發(fā)送。具體的軟件設計簡圖如圖5。

7、結束語

　　隨著各種現(xiàn)場總線技術的越來越成熟，它們的應用也越來越廣泛，而現(xiàn)在所使用的DCS也將逐步為FCS所替代。作為幾種比較有影響力總線協(xié)議的FF總線更是凸現(xiàn)它的優(yōu)勢,所以基于FF總線技術的測量系統(tǒng)也將越來越被人們所青睞，這個方面研究也就非常有價值。

　　本文作者創(chuàng)新點在于將FF現(xiàn)場總線協(xié)議規(guī)范融合到儀器儀表的設計中，實現(xiàn)了總線上的壓力變送器與上位控制計算機之間的全數(shù)字通信，代替了其他一些總線中模擬信號的存在，降低了受干擾的幾率，大大提高了總線上傳輸?shù)目煽啃?，讓整套壓力測量系統(tǒng)適應更加惡劣的測量環(huán)境，具有很大的現(xiàn)實意義。