一种基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于单片机的Profibus‑DP和Modbus集成化从站装置，单片机中预先烧制有两个分别用于处理Profibus‑DP协议报文和Modbus协议报文的子程序，通过选择调用不同的报文处理子程序以完成不同协议的通讯，外部数据接口电路，通过与单片机双向连接实现单片机与外部设备的双向连接；通讯参数存储器，用于存储通讯配置参数数据；RS‑485驱动隔离电路，其内部与单片机双向连接，外部与RS‑485现场总线双向连接，以实现单片机到RS‑485现场总线的数据双向通讯，用于给RS‑485现场总线侧电路供电，实现电气隔离。本发明专利技术对能更加方便的对两种通讯协议进行切换，同时，降低通讯装置成本，增强了实用性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置
本专利技术涉及工业网络通信
，尤其涉及一种基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置。
技术介绍
现在工业数据通讯中，经常会用到Profibus-DP和Modbus两种通讯协议，而这两种通讯协议都使用RS485总线传输数据，为了同时实现上述两种协议通讯，一般要设计两种通讯装置来分别对应两种通讯协议，增加了工程的复杂性。为解决设备通用性问题，有的通讯装置使用了SPC3等专用芯片实现Profibus-DP协议，如授权公告号为CN102710478B的中国专利，使用单片机程序实现Modbus协议，通过硬件切换开关连接到RS-485接口芯片，实现两种通讯协议集成在一个RS-485端口的目的。但这种方式要使用大量的外围电路和昂贵的专用芯片，其结构复杂、成本高昂、通讯电路体积较大，从根本意义上，这种通讯装置还是将两种通讯装置简单的融合在一起，并未解决根本问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决以上问题，提供了一种基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置，其中Profibus-DP和Modbus通讯从站协议完全由单片机实现，简化了电路结构。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置，包括：基于STM32F107单片机的协议处理与通讯接口单元以及RS-485接口单元；其中，基于STM32F107单片机的协议处理与通讯接口单元用于处理Profibus-DP和Modbus通讯协议，包括：STM32F107单片机，在所述STM32F107单片机中预先烧制有两个分别用于处理Profibus-DP协议报文和Modbus协议报文的子程序，STM32F107单片机通过选择调用不同的报文处理子程序以完成Profibus-DP协议或Modbus协议的通讯，通过外部数据接口电路完成与外部设备的通讯，读取通讯参数存储器的配置参数数据；外部数据接口电路，通过与单片机双向连接实现STM32F107单片机与外部设备的双向连接；通讯参数存储器，用于存储通讯配置参数数据；其中，RS-485接口单元，包括：RS-485驱动隔离电路，所述RS-485驱动隔离电路包括RS-485接口电路和RS-485通讯隔离电源电路，其内部与所述STM32F107单片机双向连接，外部与使用Profibus-DP或Modbus协议的RS-485现场总线双向连接，以实现所述STM32F107单片机到RS-485现场总线的数据双向通讯，同时，用于给RS-485现场总线侧电路供电，实现RS-485现场总线与主电路电气隔离。可选的，所述基于STM32F107单片机的协议处理与通讯接口单元还包括通讯及工作状态指示电路，所述通讯及工作状态指示电路与所述STM32F107单片机连接，显示Profibus-DP和Modbus集成化从站装置的工作状态，当本装置工作异常时，指示电路显示出异常信号，排除异常后，指示信号显示正常。可选的，所述通讯及工作状态指示电路包括指示灯E1、E2、E3以及E4，其中，E1连接所述STM32F107单片机的PB14管脚，其为工作状态指示灯，E2连接所述STM32F107单片机的PB15管脚，其为Profibus-DP通讯指示灯，E3连接所述STM32F107单片机的PA11管脚，其为Modbus通讯指示灯，E4连接所述STM32F107单片机的PA12管脚，其为故障指示灯。可选的，所述RS-485接口电路包括数字隔离接口芯片ADM2486，其中，ADM2486芯片的RE管脚和DE管脚均与所述STM32F107单片机的通讯方向控制IO口PC12管脚连接，ADM2486芯片的RXD管脚以及TXD管脚分别与所述STM32F107单片机的PC11管脚和PC10管脚连接，以实现ADM2486芯片与所述STM32F107单片机的双向连接，ADM2486芯片的输入/输出同相端A管脚以及输入/输出反相端B管脚连接到RS-485现场总线，以实现所述STM32F107单片机到RS-485现场总线的数据双向通讯。可选的，所述RS-485通讯隔离电源电路使用B0305XT电源模块，向其输入一个3.3V电压，其输出一路与主电路电气隔离的5V电压至ADM2486芯片的VDD2管脚以及GND2管脚。可选的，还包括Profibus-DP总线标准配置电路，使用标准Profibus-DP总线接头配合所述Profibus-DP总线标准配置电路用以将集成化从站装置配置为中间站点或终端站点。可选的，还包括Modbus总线终端电阻配置电路，所述Modbus总线终端电阻配置电路用以将集成化从站装置配置为中间站点或终端站点，其中，集成化从站装置为终端站点时为了减弱信号反射配置有终端电阻，所述终端电阻R26通过J5第1、第2脚跳线短接并联在Modbus总线接头端口。可选的，所述外部数据接口电路包括差动收发器SN65HVD11DR，其中，SN65HVD11DR芯片的RE管脚和DE管脚均与所述STM32F107单片机的通讯方向控制IO口PD4管脚连接，SN65HVD11DR芯片的RO管脚以及DI管脚分别与所述STM32F107单片机的PD6管脚和PD5管脚连接，以实现与所述STM32F107单片机双向通讯，外部设备通过SN65HVD11DR芯片的总线输入/输出端A管脚以及总线输入/输出端B管脚与整个装置交换数据，其中，所述数据包括外部设备需要与Profibus-DP或Modbus现场总线交换的数据以及通讯配置参数数据。可选的，所述通讯参数存储器电路包括存储芯片AT24C02，AT24C02芯片的SCL管脚以及SDA管脚分别与所述STM32F107单片机的PB6管脚和PB7管脚连接，用以与所述STM32F107单片机实现通讯配置参数数据交换，其中，配置参数数据包括通讯协议信息、站号、波特率、奇偶校验、停止位。本专利技术与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本专利技术为一种基于单片机软件的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置，Profibus-DP和Modbus通讯从站协议完全由单片机实现，协议的选择也在单片机内部完成，在单片机上添加RS-485接口电路即可完成Profibus-DP和Modbus两种通讯协议按需要选择其中一种与主站进行通讯，本专利技术极大的简化了电路结构，降低了通讯装置成本，增强了实用性和可靠性，还具有性能稳定，体积小，成本低廉的特点。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术的结构原理图。图2为本专利技术STM32F107单片机的电路图。图3为本专利技术通讯及工作状态指示电路的电路图。图4、图5和图6为本专利技术RS-485接口电路的电路图。...

【技术保护点】
1.一种基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置，其特征在于，包括：基于STM32F107单片机的协议处理与通讯接口单元以及RS-485接口单元；/n其中，基于STM32F107单片机的协议处理与通讯接口单元用于处理Profibus-DP和Modbus通讯协议，包括：/nSTM32F107单片机，在所述STM32F107单片机中预先烧制有两个分别用于处理Profibus-DP协议报文和Modbus协议报文的子程序，STM32F107单片机通过选择调用不同的报文处理子程序以完成Profibus-DP协议或Modbus协议的通讯，通过外部数据接口电路完成与外部设备的通讯，读取通讯参数存储器的配置参数数据；/n外部数据接口电路，通过与所述STM32F107单片机双向连接实现所述STM32F107单片机与外部设备的双向连接；/n通讯参数存储器，用于存储通讯配置参数数据；/n其中，RS-485接口单元，包括：/nRS-485驱动隔离电路，所述RS-485驱动隔离电路包括RS-485接口电路和RS-485通讯隔离电源电路，其内部与所述STM32F107单片机双向连接，外部与使用Profibus-DP或Modbus协议的RS-485现场总线双向连接，以实现所述STM32F107单片机到RS-485现场总线的数据双向通讯，同时，用于给RS-485现场总线侧电路供电，实现RS-485现场总线与主电路电气隔离。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置，其特征在于，包括：基于STM32F107单片机的协议处理与通讯接口单元以及RS-485接口单元；
其中，基于STM32F107单片机的协议处理与通讯接口单元用于处理Profibus-DP和Modbus通讯协议，包括：
STM32F107单片机，在所述STM32F107单片机中预先烧制有两个分别用于处理Profibus-DP协议报文和Modbus协议报文的子程序，STM32F107单片机通过选择调用不同的报文处理子程序以完成Profibus-DP协议或Modbus协议的通讯，通过外部数据接口电路完成与外部设备的通讯，读取通讯参数存储器的配置参数数据；
外部数据接口电路，通过与所述STM32F107单片机双向连接实现所述STM32F107单片机与外部设备的双向连接；
通讯参数存储器，用于存储通讯配置参数数据；
其中，RS-485接口单元，包括：
RS-485驱动隔离电路，所述RS-485驱动隔离电路包括RS-485接口电路和RS-485通讯隔离电源电路，其内部与所述STM32F107单片机双向连接，外部与使用Profibus-DP或Modbus协议的RS-485现场总线双向连接，以实现所述STM32F107单片机到RS-485现场总线的数据双向通讯，同时，用于给RS-485现场总线侧电路供电，实现RS-485现场总线与主电路电气隔离。


2.根据权利要求1所述基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置，其特征在于：所述基于STM32F107单片机的协议处理与通讯接口单元还包括通讯及工作状态指示电路，所述通讯及工作状态指示电路与所述STM32F107单片机连接，显示Profibus-DP和Modbus集成化从站装置的工作状态，当本装置工作异常时，指示电路显示出异常信号，排除异常后，指示信号显示正常。


3.根据权利要求2所述基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置，其特征在于：所述通讯及工作状态指示电路包括指示灯E1、E2、E3以及E4，其中，E1连接所述STM32F107单片机的PB14管脚，其为工作状态指示灯；E2连接所述STM32F107单片机的PB15管脚，其为Profibus-DP通讯指示灯；E3连接所述STM32F107单片机的PA11管脚，其为Modbus通讯指示灯；E4连接所述STM32F107单片机的PA12管脚，其为故障指示灯。


4.根据权利要求1或2所述基于单片机的Profibus-DP和Modbus集成化从站装置，其特征在于：所述RS-485接口电路包括数字隔离接口芯片ADM2486，其中，ADM2486芯片的RE管脚和DE管脚均与所述STM32F107单片机的通讯方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红，陈少华，张康，刘艳森，代威，
申请(专利权)人：石家庄金士顿轴承科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13