毕 业 论 文 开 题 报 告基于 PROFIBUS-DP卡的应用研究 学 院： 电子工程学院 班 级： 应电 0712班 学生姓名： 王方方 指导教师： 宋延民 职 称： 教授 2011 年 11 月 22 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期完成，经指导教师签署意见、专家组及学院教学院长审查后生效；2开题报告必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴；3毕业论文开题报告应包括以下内容：（1）研究的目的；（2）主要研究内容；（3）课题的准备情况及进度计划；（4）参考文献。4开题报告的撰写应符合科技文献规范，且不少于 2000 字；参考文献应不少于 15 篇，包括中外文科技期刊、教科书、专著等。 5开题报告正文字体采用宋体小四号，1.5 倍行距。附页为 A4 纸型，左边距 3cm，右边距 2cm，上下边距为 2.5cm，字体采用宋体小四号，1.5 倍行距。6 “课题性质”一栏： 理工类：A.理论研究 B.应用研究 C 工程设计 D.软件开发 E.其它 经管文教类：A.理论研究 B.应用研究 C.实证研究 D.艺术创作 E.其它“课题来源”一栏：A.科研立项 B.社会生产实践 C.教师自拟 D.学生自选“成果形式”一栏：A.论文 B.设计说明书 C.实物 D.软件 E.作品毕业论文开题报告课题题目 基于 PROFIBUS-DP卡的应用研究课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 成果形式 A B C D E 同组同学 无开题报告内容（可另附页）开题报告见附页指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等）该生自接到毕业设计任务书后，工作积极主动，查找了大量资料，从开题报告看，课题难度适中、工作量饱满、进度安排合理、工作条件具备，希望不断努力，争取圆满完成毕业设计任务。指导教师签名： 年 月 日专家组及学院意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等）选题适宜、各项内容达到毕业设计（论文）大纲要求。专家组成员签字： 教学院长（签章）： 年 月 日附页：开题报告的内容研究的目的Profibus-DP的特点是速度高，成本低，也便于与下位机的开关量设备和模拟量设备（传感器、变频器等）进行通讯，而且设置也相对很简单。现在国内市场已经相继出现了很多 DP产品。本课题就是在往届实验室成员已研制好的 Profibus-DP电路板的基础上，对其软件功能的开发、调试以及应用的扩展。实现 PROFIBUS协议与 MODBUS协议的转换，以及输入输出实现 RS485通信。上位机用组态软件调试，下位机用实验室自主研制的数字量、模拟量输入输出接口实现通信过程。本文主要介绍了 Profibus-DP电路板的工作原理，PROFIBUS 协议的解读，以及从应用的角度，详细介绍 Profibus-DP电路板的通信过程，以及工程项目中的应用。SIMATIC STEP7软件和 MCGS组态软件结合，以工控机为上位机主站，Profibus-DP 为从站，在工控机上绘制组态监控界面，实现与下位机的通信。主要研究内容在这里主要讨论软件的设计流程，下面就程序中的关键部分作出详细的说明。（1）主程序部分软件部分主要是控制 VPC3+C芯片以及处理各种中断和用户数据。Profibus-DP 状态机集成在 VPC3+C中，单片机无须处理状态机，只需要通过 VPC3+C芯片将数据发送给主站及根据系统要求组织外部诊断等。用户程序是 VPC3+C的初始化 38和启动、数据收发以及处理从站诊断事务、用户接口数据的处理及中断事物处理。主程序和VPC3+C初始化程序流程图如图 3-2、图 3-3所示。图 3-2 主程序流程图开始单片机及 VPC3+C初始化清空 VPC3+C RAM 获取芯片看门狗及从站状态看门狗复位AA有输出数据否？有外部中断？写中断读取输出数据写输入数据诊断数据是否发送？送？送？写诊断缓冲区是是否否是否图 3-3 VPC3+C初始化程序流程图下面为主程序关键部分做出说明：a) 初始化 系统上电复位； 设置中断优先级，关闭中断； 将 VPC3+C双口 RAM区域 15H后的单元清 0； 设置 VPC3+C的 IMR 寄存器，屏蔽相关的中断； 设置 VPC3+C看门狗初始值；初始化开始设定 VPC3+C 寄存器变量名称设定 VPC3+C 标识号设定地址设定 VPC3+C 硬件模式初始化缓冲区长度获取配用缓冲区指针设置配置数据长度缓冲区中写入配置数据实际配置数据写入 RAM取得输入缓冲区指针取得诊断缓冲区指针取得波特率值设定内部看门狗工作模式启动 VPC3+C 将从站地址、从站 Ident_number存入变量中供 VPC3+C初始化的时候使用，本次设计为不允许修改从站地址； 调用 VPC3+C初始化函数，设置各个寄存器； 初始化完成后启动 VPC3+C，并打开中断，VPC3+C 开始工作；b) 执行 for()循环，在循环中轮询处理输入数据、输出数据及设置诊断参数 读取 VPC3+C看门狗和 DP 状态； 喂狗； 查询是否有输出数据，如果有的话则读取 next_dout_buffer_cmd寄存器交换 N和 U,并取得交换后 U缓冲区的指针，然后将输出数据写入规定的地方，源码中是一篇 I/O区域； 将 I/O区域的数据写入到 输入-U 中，并读取 new_din_buffer_cmd寄存器交换 N和 U,并获取交换后 U的指针，加入输入数据有更新的话，则VPC3+C交换 N和 D并将数据发送出去，否则不作任何处理； 处理外部诊断和其他操作：源码中将输入数据的第一个字节作为诊断的服务字节， 首先判断诊断缓冲区是否可用； 若可用，则判断新旧服务字节是否相同，相同则不进行任何处理，否则表示诊断数据有变化； 然后比较新旧服务字节的低三位，如果不同，则依据此修改诊断报文的第一个字节的低三位并根据诊断报文第一字节的最低位确定诊断报文的长度，并更新诊断报文 6字节以后的数据； 读取 new_diag_buffer_cmd，并获取新的诊断缓冲区的指针； 设置没有可用的诊断缓冲区； 用心的诊断数据覆盖旧的诊断数据；如果 VPC3+C将诊断数据读走了，则会产生 diag_buffer_change中断，通过查询中断是否产生，获得新的可用的诊断缓冲区，并设置该缓冲区可用。以便用户下一次更新诊断数据。（2）VPC3+C 中断程序中断处理过程需要处理参数校核中断事件、组态检查中断事件和从站地址设定中断事件，见图 3-4。VPC3+C 是通过中断与单片微控制器进行通信的，但是单片微控制器的中断显然不够用，所以 VPC3+C内部有一个中断寄存器，当接收到中断后再去寄存器查中断号来确定具体操作。中断程序流程图如 3-4所示：图 3-4 中断程序流程图单片机主要是通过中断在中断服务程序中查询 VPC3+C中发生的事件，以作出相应的中断处理，所以这一部分主要剖析单片机如何来处理 SPC3中发生的各种事件： 进入或离开数据交换状态中断开始进入数据交换状态停止输入数发送据全局控制命令？获取控制命令有新参数？处理参数报文AA是否否否是是有新的组态？与当前相同？更新原组态有新站地址存入缓冲区波特率该变波特率缓存中断结束是是是是否否否否单片机通过查询 VPC3+C中的状态寄存器以获取当前 VPC3+C是处于何种状态（wait_prm 或者 data_ex） 新的全局命令单片机通过读取 r_gc_commmand寄存器获取全局命令 参数报文先判断参数报文的长度，如果小于 7，则参数报文正确；若长度大于 7，则需要进一步判断，若第 8、9 字节不同时为 0xAA，则将参数报文中 7字节以后的数据保存到单片机中，并返回参数报文正确；并保存参数报文中的第四个字节 mintsdr如果 8、9 字节均为 0xAA，则返回参数报文不正确如果返回为 PRM_CONFLICT ，则重复以上步骤 配置报文如果配置报文长度不等于 2（初始化时候设置的） ，则配置失败；配置报文长度等于 2，再判断接收到的配置参数与保存在 SPC中的配置参数是否相等，相等则配置成功；如果（cfg_ptr0 = 0x13) & (cfg_ptr1) =0x23或者(cfg_ptr0 = 0x11) & (cfg_ptr1) =0x21) ，则返回配置更新，并将新的配置参数保存在单片机中；如果返回结果为更新配置参数，则根据新的配置参数计算输入输出缓冲区的长度和各个缓冲区指针；假如最后得到的信息时 CFG_CONFLICT 则重复以上步骤。 从站地址设置报文将从站地址设置报文中的地址及地址允许修改参数保存到单片机内部定义的变量中，以便下一次重启或者复位后重新加载到 VPC3+C中，读取 ssa_free_cmd寄存器，使得 ssa-buffer有效，以便接受下一个地址参数报文。 DP模式下 看门狗溢出：读取看门狗的状态信息将诊断报文长度设置为 6，并且将诊断报文第一个字节低 3位清 0； 读取 new_diag_buffer_cmd，并获取下一个可用的诊断缓冲区的指针。 检测到波特率如果 VPC3+C处于 wait_cfg 或者 data_ex 状态，设置 mintsdr寄存器课题的准备情况及进度计划序号 毕业设计阶段性工作及成果 时间安排1 确定毕业设计题目、完成开题报告 第 1周2 收集相关技术材料，设计电路图 第 2-3周3 设计 PCB电路板 第 4-5周4 购买元器件、焊接电路 第 6-7周5 调试电路、软件编程 第 8-9周6 完成毕业设计论文并提交论文 第 10-11周7 毕业答辩 第 12周参考文献1 孙鹤旭、梁涛、云立军. Profibus现场总线控制系统的设计与开发M. 北京：国防工业出版社，2007：149-249.2 刘朝勇. 基于 PROFIBUS总线技术的电力拖动系统设计与实现J. 民用飞机设计与研究，2008(4)：34-36.3 Chen Li,Wei-Ming Tong,Yu-Ping Zhang.Study on PROFIBUS Frame Transmission Time PropertyJ. IEEE Computer Society:England,2009.4 李林，王恒山. 基于 PROFIBUS-DP协议的物流控制系统通信实验设计J. 实验室研究与探索，2005，24(7)：11-12.5 李正军. 现场总线及其应用技术M. 北京：机械工业出版社，2005：1-16，301-390.6 胡昱. Profibus 总线技术及工程应用J. 石油化工自动化，2008,44(5)：56-59.7 王素娥、郝鹏飞. PROFIBUS-DP现场总线通信转换接口的设计J. 陕西科技大学学报,2007,25(2): 113-116,120.8 王永华 . VerwerA. 现场总线技术及应用教程-从 PROFIBUS到 As-iM. 北京:机械工业出版