基于ＩＥＣ６１１５８标准现场总线的通信芯片架构制造技术

本发明专利技术涉及一种基于ＩＥＣ６１１５８标准现场总线的通信芯片架构，具有：内部数据总线控制单元，在组态单元的控制下通过内部ＲＡＭ存储区的缓存完成ＣＰＵ数据总线到ＤＭＡ现场总线数据传输单元的数据传输；ＤＭＡ现场总线数据传输单元，在组态单元的控制下完成内部数据总线控制单元内部ＲＡＭ存储区的发送数据到现场总线的数据传输；在组态单元的控制下完成现场总线的接收数据及识别信息到内部总线控制单元内部ＲＡＭ存储区的数据传输；组态单元，在外部ＣＰＵ的控制下，完成现场总线数据传输的配置信息到内部数据总线控制单元和ＤＭＡ现场总线数据传输单元的数据传输。本发明专利技术符合ＩＥＣ６１１５８规范，便于开发调试，提高了微控器工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及IEEE61158标准的现场总线技术物理层通信芯片的设计，具体地说是 一种满足现场总线通讯卡应用需求的基于IEC61158标准现场总线的通信芯片架构。
技术介绍
现场总线是用于连接生产现场的智能化测量、控制、显示设备的开放、数字化通信 系统，具有全数字化、双向传输、节省布线及控制室空间、开放性和智能化与自治性的特点。 目前，国外几乎所有的大型自动化仪表和控制系统厂商都在致力于现场总线技术的研究和 开发工作，不断推出各自的现场总线产品。现场总线控制系统是新一代分布式网络化控制 系统，适用于中、大规模工业控制环境，提供过程控制、逻辑控制和批处理控制等复杂控制 功能，可以广泛应用于冶金、石油、化工、电力、水泥、焦化、污水处理、农业控制等行业。构成 现场总线控制系统的现场总线仪表、控制器、现场总线线路监控和组态计算机都需要现场 总线通信卡、通信协议软件。因此，现场总线通讯卡、通信协议软件是现场总线控制系统的 基础和神经中枢。而构成现场总线通讯卡的通信控制器芯片设计成为现场总线的核心技术 之一。 目前正在使用的基于IEC61158标准现场总线的通信芯片系统结构复杂，数据传 输效率低，静态功耗高，可靠性差，制造成本高，产品开发难度大，不能很好地满足现场总线 的应用需求。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种满足 现场总线需求的传输效率高、高可靠性和低成本的基于IEC61158标准现场总线的通信芯 片架构。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是1. 一种基于IEC61158标准现场 总线的通信芯片架构，其特征在于具有 内部数据总线控制单元，在组态单元的控制下通过内部RAM存储区的缓存完成 CPU数据总线到DMA现场总线数据传输单元的数据传输； DMA现场总线数据传输单元，在组态单元的控制下完成内部数据总线控制单元内 部RAM存储区的发送数据到现场总线的数据传输；在组态单元的控制下完成现场总线的接 收数据及识别信息到内部总线控制单元内部RAM存储区的数据传输； 组态单元，在外部CPU的控制下，完成现场总线数据传输的配置信息到内部数据 总线控制单元和DMA现场总线数据传输单元的数据传输。 所述内部数据总线控制单元包括 CPU接口模块，将外部CPU数据总线的写入数据传输到RAM总线仲裁控制模块，并将RAM总线仲裁控制模块的外部CPU读回数据传输到外部CPU数据总线； RAM总线仲裁控制模块，完成CPU接口模块的外部CPU请求写入数据到内部RAM存储区的数据传输，完成外部CPU请求读回数据从内部RAM存储区到CPU接口模块的数据传输；完成现场总线发送数据从内部RAM存储区到DMA数据传输控制模块的传输，完成现场总线接收数据及识别信息从DMA数据传输控制模块到内部RAM存储区的传输； DMA数据传输控制模块，完成现场总线发送数据从RAM总线仲裁控制模块到DMA现场总线数据传输单元的传输，完成现场总线接收数据及识别信息从DMA现场总线数据传输单元到RAM总线仲裁控制模块的传输； 内部RAM存储区，完成RAM总线仲裁控制模块的数据存储。 所述DMA现场总线数据传输单元包括 DMA现场总线数据传输模块，完成现场总线发送数据从内部数据总线控制单元到 发送模块的传输，完成现场总线接收数据从接收模块到内部数据总线控制单元的传输，完 成现场总线接收数据的地址识别信息从地址识别模块到内部数据总线控制单元的传输； 发送模块，将来自DMA现场总线数据传输模块的现场总线发送数据编码后传输到 外部现场总线； 接收模块，将外部现场总线信号解码后的接收数据传输到DMA现场总线数据传输 模块及地址识别模块； 地址识别模块，将来自接收模块的现场总线接收数据进行地址识别处理生成识别 信息并传输到DMA现场总线数据传输模块。 本专利技术具有以下有益效果及优点 1.本专利技术通信芯片架构符合IEC61158规范；支持内/外环回，用于自诊断，便于 开发调试； 2.本专利技术内置3通道的DMA控制单元，对线路数据收、发进行控制，降低了微控器 负荷，提高了微控器工作效率； 3.本专利技术内嵌4Kbytes数据SRAM，封装小，降低生产制造成本； 4.本专利技术支持Intel、ARM微控制器接口，数据总线为8bits ;支持500kHz 32MHz宽时钟输入； 5.低功耗静态功耗60uA，符合本质安全要求； 附图说明 图1为本专利技术架构框图； 图2为本专利技术架构的结构图； 图3为本专利技术的组态单元模块连接图； 图4为本专利技术的内部数据总线控制单元模块连接图； 图5为本专利技术的DMA现场总线数据传输单元模块连接图； 图6为本专利技术的现场总线数据发送流程图； 图7为本专利技术的现场总线数据接收流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。 如图1所示，本专利技术包括内部数据总线控制单元、DMA现场总线数据传输单元以及组态单元，其中内部数据总线控制单元在组态单元的控制下通过内部RAM存储区的缓存完 成外部CPU数据总线到DMA现场总线数据传输单元的数据传输；DMA现场总线数据传输单 元在组态单元的控制下完成内部数据总线控制单元内部RAM存储区的发送数据到现场总 线的数据传输；在组态单元的控制下完成现场总线的接收数据及识别信息到内部总线控制 单元内部RAM存储区的数据传输；组态单元在外部CPU的控制下完成现场总线数据传输的 配置信息到内部数据总线控制单元和DMA现场总线数据传输单元的数据传输。 如图2所示，本专利技术的架构的系统结构包括CPU接口模块、RAM总线仲裁控制模 块、内部RAM存储区、DMA数据传输控制模块、DMA现场总线数据传输模块、发送模块、接收 模块、地址识别模块、寄存器处理模块、中断处理模块、定时器模块和时钟模块，其中系统时 钟信号SCLK、地址片选信号ADDRESS/CSN、数据信号DATA、读写信号W/R和状态信号P0_RDY 连接到CPU接口模块，CPU接口模块通过寄存器总线信号连接到寄存器处理模块，寄存器处 理模块通过内部信号连接到中断处理模块，中断处理模块获取输入信号PIJNT，输出信号 P0_INT，寄存器处理模块通过内部信号连接到定时器模块，时钟模块连接到定时器模块，为 定时器模块提供振荡信号，定时器模块状态信号连接到中断处理模块；CPU接口模块通过 CPU接口存储总线信号连接到RAM总线仲裁控制模块，RAM总线仲裁控制模块通过RAM存储 总线信号连接到内部RAM存储区，RAM总线仲裁控制模块通过DMA存储总线信号连接到DMA 数据传输控制模块，DMA数据传输控制模块通过内部总线连接到DMA现场总线数据传输模 块，DMA现场总线数据传输模块通过地址识别数据总线信号连接到地址识别模块，通过发送 数据总线信号连接到发送模块，通过信号TX_EN和TX_FFD输出现场总线信号，接收模块通 过接收数据总线信号连接到DMA现场总线数据传输模块，通过地址识别输入数据总线信号 连接地址识别模块，通过RX_FFD输入现场总线信号。 如图3所示，上述组态单元包括CPU接口模块、寄存器处理模块、中断处理模块、定 时器模块和时钟模块，其中CPU接口模块通过寄存器总线将外部CPU数据总线的配置数据 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＩＥＣ６１１５８标准现场总线的通信芯片架构，其特征在于具有：内部数据总线控制单元，在组态单元的控制下通过内部ＲＡＭ存储区的缓存完成ＣＰＵ数据总线到ＤＭＡ现场总线数据传输单元的数据传输；ＤＭＡ现场总线数据传输单元，在组态单元的控制下完成内部数据总线控制单元内部ＲＡＭ存储区的发送数据到现场总线的数据传输；在组态单元的控制下完成现场总线的接收数据及识别信息到内部总线控制单元内部ＲＡＭ存储区的数据传输；组态单元，在外部ＣＰＵ的控制下，完成现场总线数据传输的配置信息到内部数据总线控制单元和ＤＭＡ现场总线数据传输单元的数据传输。

【技术特征摘要】
一种基于IEC61158标准现场总线的通信芯片架构，其特征在于具有内部数据总线控制单元，在组态单元的控制下通过内部RAM存储区的缓存完成CPU数据总线到DMA现场总线数据传输单元的数据传输；DMA现场总线数据传输单元，在组态单元的控制下完成内部数据总线控制单元内部RAM存储区的发送数据到现场总线的数据传输；在组态单元的控制下完成现场总线的接收数据及识别信息到内部总线控制单元内部RAM存储区的数据传输；组态单元，在外部CPU的控制下，完成现场总线数据传输的配置信息到内部数据总线控制单元和DMA现场总线数据传输单元的数据传输。2. 按权利要求1所述的基于IEC61158标准现场总线的通信芯片架构，其特征在于所 述内部数据总线控制单元包括CPU接口模块，将外部CPU数据总线的写入数据传输到RAM总线仲裁控制模块，并将 RAM总线仲裁控制模块的外部CPU读回数据传输到外部CPU数据总线；RAM总线仲裁控制模块，完成CPU接口模块的外部CPU请求写入数据到内部RAM存储 区的数据传输，完成外部CPU请求读回数据从内部RAM存储区到CPU接口模块的数据传输； 完成现场总线发送数据从内部RAM存储区到D...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海斌，杨志家，吕岩，谢闯，崔书平，赵雪峰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]