● 摘要
PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS-DP专为自动控制系统和设备级分散I/O之间的通信而设计，是工业自动化控制领域应用非常广泛，功能非常成熟的技术，具有工业控制所要求的实时性、稳定性和可靠性的特点，PROFIBUS-DP已经成为世界上应用最广泛、最成功的现场总线技术之一。国内对它的研究已经从开始的简单应用，发展到利用PROFIBUS-DP专用协议芯片进行主从站的独立开发，目前已深入到对协议如何实现等核心技术的研究。同时，嵌入式技术和现场可编程门阵列（FPGA）的飞速发展也为PROFIBUS-DP核心技术的研究提供了强有力的支持。本文的研究目的是为掌握PROFIBUS-DP协议核心技术，作者在对PROFIBUS-DP总线协议细节及从站功能结构进行了深入的分析后，在前期的研究成果基础上，提出了一种新的从站开发方案。该方案的特点是，ARM和FPGA联合组成一个PROFIBUS-DP从站。在FPGA上用硬件描述语言实现协议中物理层和数据链路层的内容，以保证从站能进行高速的通信；在ARM上用C语言实现协议中的用户状态机功能，以保证程序的灵活性。通过将该从站通信控制器加入到PROFIBUS-DP总线系统中进行测试和验证表明，通信控制器可支持协议规定的全部通信波特率，并实现与主站的正常数据通信。通过标准的PROFIBUS-DP产品报文测试并根据测试结果进一步改进程序，从站的状态机更加完善，测试后的从站能正确完成DP-V0版协议中规定的主从通信功能。CPPTL-中国PROFIBUS产品测试实验室为本课题出示的测试报告显示，本从站的报文收发符合PROFIBUS协议规定，达到了简单应用的水平。