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現(xiàn)場總線適配器的軟硬件設計
現(xiàn)場總線適配器的軟硬件設計
隨著計算機在工業(yè)控制的廣泛應用,，控制局域網絡也深入應用到各行各業(yè)之中。現(xiàn)行的諸多控制系統(tǒng),，若采用單機控制方式已越來越難以滿足設備控制的要求，因為往往我們所控制的設備只是整個系統(tǒng)的一個基本單元,，它既需要外部輸入一些必要的信息,，同時也需要向外部輸出自身的運行參數(shù)和狀態(tài)。所有這些,，都要求我們采用控制網絡技術,，將眾多設備有機的連成一體，以保證整個系統(tǒng)安全可靠地運行,。
實際生產的巨大需求促進了局部總線的發(fā)展,，同時也帶來了“百花齊放，百家爭鳴"的盛況,。從國外到國內的現(xiàn)場通訊網絡較為流行的有：RS-232,；RS-422/485；HART；ProfieldBus,；Dupline,；CAN；Lonworks,；FF以及未來極有發(fā)展?jié)摿Φ腃Ebus,。目前我國的實際情況是RS-232/RS-422/RS-485應用最為普及,，CAN網的發(fā)展速度最快而其它優(yōu)秀的網絡（如FF,，Lonworks）在國內普及尚需時日。現(xiàn)在國內外大部分的網絡終端控制設備帶有RS-232/RS-422/RS-485 或者CAN 接口,，為了便于利用這些控制設備進行系統(tǒng)集成,，設計一個現(xiàn)場總線適配器將十分必要。
二,、功能描述
本通訊適配器包括三個通訊網絡接口分別是RS-232,、RS-422/485和CAN接口能夠完成以下功能：
1、RS-232到RS-422/485之間的通訊適配
帶有RS-232接口的主機（如PC操作站,、過程站等）或從機（如現(xiàn)場控制單元,、智能網絡節(jié)點等）可以通過現(xiàn)場總線適配器的RS-422/485接口連入由其構成的局部控制網絡實現(xiàn)RS-422/485網絡數(shù)據和命令的傳輸。
2,、RS-232到CAN網之間的通訊適配
帶有RS-232接口的主機（如PC操作站,、過程站等）或從機（如現(xiàn)場控制單元智能網絡節(jié)點等）可以通過現(xiàn)場總線適配器的CAN接口連入CAN網，實現(xiàn)基于CAN網的網絡數(shù)據和命令的傳輸,。
3,、RS-422/485到CAN網之間的通訊適配
該通訊適配器能夠將一個系統(tǒng)中的RS-422/485網絡和CAN網實現(xiàn)相互連接。這樣當源地址在RS-422/485網絡,，而目標地址在CAN網時,，或者當源地址在CAN網絡，而目標地址在RS-422/485網時,，通訊適配器可以完成兩個網絡之間的數(shù)據和命令的傳輸,。由此解決了系統(tǒng)集成過程中不同網絡終端設備的互連問題，使系統(tǒng)設計具有更寬的選擇范圍達到更*的水平,。
4,、相同或不同網絡之間的距離、節(jié)點數(shù)和分支擴展
由于RS-422/485和CAN網均為總線型網絡,，它們的通訊距離,、網絡節(jié)點數(shù)目和網絡分支擴展都有一定程度的限制，采用現(xiàn)場總線適配器后,，可以任意擴展和連接,，這在組建較為復雜的總線型網絡時十分有用。
5,、通過連接外置MODEM,，實現(xiàn)網絡數(shù)據和命令的更遠距離傳輸
當更遠距離的監(jiān)控或管理中心,，需要遙測或遙控本地網絡（RS-422/485或CAN網）的設備時，該網絡通訊適配器可以采用連接外置MODEM方式,，通過電話線或專線,，完成本地RS-422/485網絡或CAN網與遠方監(jiān)控或管理中心的數(shù)據和命令的傳輸。
三,、硬件設計
我們將網絡適配器按其功能劃分為五個部分,，包括網絡適配器的最小系統(tǒng)、RS-232接口,、RS-422/485接口,、CAN接口和電源等部分。以下是每個部分的具體實現(xiàn)方法及其特點,。
1,、現(xiàn)場總線適配器的最小系統(tǒng)
現(xiàn)場總線適配器的最小系統(tǒng)包括以下幾個部分（CPU、uP監(jiān)控復位,、RAM和非易失性串行EEPROM）：
ATMEL公司的89C51,，它是適配器的信息中央處理單元，在軟件的支持下執(zhí)行網絡命令,、數(shù)據的接收,、處理并發(fā)送出相應的網絡命令和數(shù)據，發(fā)揮總線適配器在現(xiàn)場局部網絡中的作用,。
Maxim公司的MAX824,，具有高、低復位電平輸出,，集強大功能（上電復位,、欠電壓復位、“看門狗"等和微小封裝（SOT23-5）于一身,，是uP監(jiān)控復位電路的理想選擇,。
RAM62256(256kbit)，用于通訊過程中各網絡的接收和發(fā)送緩沖區(qū),、網絡節(jié)點的接收和發(fā)送緩沖區(qū)及CPU數(shù)據處理緩沖,。