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基于DN1022的DeviceNet总线产品设计

2014-04-08 16:36:01来源:自动化应用已被 55 人阅读

内容摘要:摘要:以基于CAN的DeviceNet技术为基础,采用DeviceNet从站协议芯片DN1022和意法半导体公司的32位单片机STM32F051R8T6为智能电机

摘要:以基于CAN的DeviceNet技术为基础,采用DeviceNet从站协议芯片DN1022和意法半导体公司的32位单片机STM32F051R8T6为智能电机保护器设计了一款DeviceNet从站模块,并介绍了DeviceNet网络应用系统构建方法。

0 引言

随着工业现场底层设备的种类越来越多,功能越来越强大,现场总线技术已经得到?#26031;?#27867;的应用。基于CAN总线的DeviceNet技术,由美国Rockwell公司提出,并由ODVA(Open DeviceNet Vendors Association)进一步开发并做一致性?#29616;ぁ?#20854;凭借?#32479;?#26412;、高性能、设备级诊?#31995;?#20248;异的性能在国际上得到了普遍的采用。DeviceNet协议主要应用于汽车、半导体、电气机器、运送传输系?#22330;?#39135;品、水处理、冲压与注塑等领域。[1]

目前开发该协议的方式有:

(1)向ODVA购买协议规范,自?#21644;?#25104;协议开发,此种方式对研发要求高,优点是成本?#31995;停?#32570;点?#24378;?#21457;时间较长。

(2)购买第三方协议包开发。现在市场上一些大的自动化厂商(如德国赫优讯)提供DeviceNet协议包,供应商?#19978;?#20854;购买开发。协议开发包的功能全面,但成本较高、有?#27426;?#30340;技术?#35759;取?/p>

(3)购买协议模块。一些自动化厂商(如ANYBUS、赫优讯)提供集成了DeviceNet协议的IC模块,供应商只需要将此IC设计到产品的内部并利用串口等进行一些简单的设置即可。这种方式简便、开发周期短,缺点是结构固定、成本较高。

(4)协议芯片。DN1022内部集成了DeviceNet协议从站功能,集成度高、封装简单,满足一般的DeviceNet从节点功能要求,而?#39029;?#26412;低、易开发、不受结构限制。[2][3][4]

介绍了一种基于DN1022芯片的电机保护器DeviceNet从站功能模块的开发,不仅实现了现场控制系统对电机重要?#38382;?#21450;运行状态等的实时监控,还可完成总线对电机的远程启/停控制,为工业生产带来了很大便利。

1 智能电机保护器的DeviceNet通讯模块开发

安科瑞电气股份有限公司为改公司的电机保护器开发了一款DeviceNet从站通讯模块,并将其集成在产品内部,实现了仪表与通讯模块的一体化结构,非常便于工业现场控制系统的组网安装。改模块的开发基于DeviceNet从站协议芯片DN1022和意法半导体的CPU芯片STM32F051。

1.1 主要芯片介绍

1.1.1 控制器

MCU芯片采用意法半导体公司的Cortex™-M0架构内核的32位处理器STM32F051R8T6,时钟频率高达48MHz,内置64 Kb的Flash、8K的RAM、1个12位D/A 转换器 、11个定时器 、5通道 DMA 控制器 、55个高速 I/O口 、2个 I2C 接口、2个USART、时钟管理等多种资源,具有很高的性价比。

1.1.2 DN1022协议芯片

DN1022芯片内置DeviceNet Group2 Only Slave从站协议栈,具有内置的CAN口和DeviceNet处理引擎,高速串行口、并行口和配置口。用户处理器可通过高速串口或者并口和该协议芯片通信,只需实现一个简单的通信协议即可。[5]

DN1022技术指标:

◆支持最大64个输入字节,64个输出字节

◆支持POLL(轮询)、COS(状态改变)、CYCLIC(循环)三种数据触发方式

◆内置CAN控制器

◆芯片供电电压 3.0V-5.5V

1.2 硬件功能框图

DeviceNet从站模块的硬件功能如图1所示。设备上电后,用户CPU从保护器读取对DN1022的配置数据。读取成功并配置完成DN1022后,将DN1022设定为运行态。在运行状态下,保护器与DeviceNet主站间进行数据交互。工作指示灯显示模块CPU的配置、DN1022的初始化及CPU读取保护器数据的状态,网络指示灯显示DeviceNet的网络状态。

图1   DeviceNet从站模块的硬件功能

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