分析，提高了时序电路的设计质量，加快了 FPGA的开发进度；Altera FPGA接受状态机调度与故障诊断电路的调度并反馈通讯是否超时的诊断信息，同时完成PR0FIBUS-DP总线输出数据的缓冲并向TMS320 DSP传输协议处理后的结果，反过来，将TMS320 DSP送出的数据进行协议处理并发送至PR0FIBUS-DP协议转换电路，转换成总线数据送到PR0FIBUS-DP总线上；状态机调度与故障诊断电路连接多路开关、配电器、PR0FIBUS-DP协议转换电路以及Altera FPGA,并实时监测它们的工作状态，并将故障状态信号通过P106-9故障信号线送至TMS320 DSP信号处理器；RS232与RS485接口分别接收232信号与485信号，并分别通过MAX232与MAX458电平转换电路转换成TTL电平，将通过多路转换器分时切换并经NPGL-C型智配电器送至TMS320的串行通信端子SCR2，该NPGL-C配电器完成信号的阈值判断、整形、滤波、放大处理；PR0FIBUS-DP协议转换电路的数据发送端子TXD与数据接收端子RXD均通过高速光耦连接到PR0FIBUS-DP总线上；PR0FIBUS-DP站接口 4的数据发送端子TXD、数据接收端子RXD直接与PR0FIBUS-DP总线相连，高速光耦是指包括 6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611 等开关速率在1M bit/s以上的光电耦合器。
[0018]图2为状态机调度与故障诊断电路具体结构图，由状态机调度电路与故障诊断电路两部分构成；其中状态机调度电路包括使能配电器，使能多路转换器，并能按调度策略切换转换自RS485接口的通道I数据或转换自RS232接口的通道2数据，经由配电器送至TMS320 DSP的串行通讯接口 SCR2 ;反过来，将SCR2发出的数据经配电器，多路转换器按策略要求分配到通道I数据或通道2数据，然后，通道I数据经通道I电平转换电路转换成RS485信号，通道2数据经通道2电平转换电路转换成RS232信号；故障诊断电路将AlteraFPGA超时信号，PR0FIBUS-DP协议处理故障信号，配电器故障信号及多路开关故障信号送至TMS DSP的1端子IP06-9 ;所有状态与故障诊断信息最终送到文本显示器HMI进行显示或送到配电器故障指示灯H1、多路开关故障指示灯H2、PR0FIBUS-DP协议处理故障指示灯H3、FPGA通讯超时指示灯H4上进行显示。
[0019]以上实施是对本实用新型的【具体实施方式】的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相应的等同技术方案，因此所有的等同技术方案均应归入本实用新型的专利保护范围。
【主权项】
1.一种具有状态机调度与故障诊断功能的PROFIBUS-DP网桥，包括TMS320 DSP、Altera FPGA、状态机调度与故障诊断电路、PROFIBUS-DP协议转换电路、自由协议接口(14)、电平转换I电路、电平转换2电路、多路转换器、配电器、高速光耦、PROFIBUS-DP站接口(4)、RS232/RS485电平转换器、DP地址拨码开关、看门狗与复位电路、20M有源晶振、40M有源晶振，以及人机界面(I)和状态指示灯(2)，其特征在于:所述的RS232/RS485电平转换电路一端连接人机界面(I)，另外一端连接TMS320 DSP的串行接口 SCRl ;状态指示灯(2)与TMS320 DSP的端子IP00-3相连；DP地址拨码开关与TMS320 DSP的P1012-18相连；看门狗与复位电路与TMS320 DSP的复位端子RST相连；20M有源晶同时连接至TMS320 DSP与Altera FPGA的振荡器输入端子；TMS DSP的地址总线A[0..21]与Altera FPGA端子相连；TMS DSP 的数据总线D[0..15]与 Altera FPGA端子双向连接；Altera FPGA通过GP1010-17与PROFIBUS-DP协议转换电路双向连接，并通过配置初始化信号线(15)与PROFIBUS-DP协议转换电路单向连接；Altera FPGA通过FPGA启动信号线(12)、FPGA通讯超时信号线(13)和状态机调度与故障诊断电路双向连接；状态机调度与故障诊断电路通过四根故障信号线P106-9与TMS320 DSP单向连接；TMS320 DSP的端子P1lO通过总启动信号线(10)和状态调度与故障诊断电路单向连接；TMS320 DSP的端子P1ll通过转换启动信号线(11)与PROFIBUS-DP协议转换电路相连；TMS320 DSP的串行通信端子SCR2与配电器双向连接；TMS320 DSP的两个端子P104-5与多路转换器相连；状态机调度与故障诊断电路通过配电器使能信号线(7)、配电器故障信号线(6)实现与配电器的双向连接；状态机调度与故障诊断电路通过多路转换器使能信号线(5)、多路转换器故障信号线(8)实现与多路转换器的双向连接；自由协议接口(14)通过电平转换电路与多路转换器双向连接；40M有源晶与PROFIBUS-DP协议转换电路单向连接；PR0FIBUS_DP协议转换电路的数据发送端子TXD与数据接收端子RXD均通过高速光耦连接到PROFIBUS-DP总线上；PR0FIBUS_DP站接口(4)的数据发送端子TXD、数据接收端子RXD直接与PROFIBUS-DP总线相连。2.根据权利要求1所述的一种具有状态机调度与故障诊断功能的PROFIBUS-DP网桥，其特征在于:所述的TMS320 DSP为德州仪器C2000、C5000、C6000系列DSP信号处理器；所述的 Altera FPGA 包括 Cyclone，Cyclone II, Stratix, Stratix II 系列和 Altera CPLD 系列。3.根据权利要求1所述的一种具有状态机调度与故障诊断功能的PROFIBUS-DP网桥，其特征在于:所述的高速光耦是指包括6N137、PS9614、PS9714、PS9611、PS9715、HCPL-2601、HCPL-2611等开关速率在1M bit/s以上的光电耦合器；所述的配电器是指具有对信号进行整形、放大、和抗干扰处理的器件，如NPGL-C型智能配电器。4.根据权利要求1所述的一种具有状态机调度与故障诊断功能的PR0FIBUS-DP网桥，其特征在于:所述的PR0FIBUS-DP协议转换电路指西门子协议转换芯片SPC3为核心的电路，其工作时钟为40MHz。5.根据权利要求1所述的一种具有状态机调度与故障诊断功能的PR0FIBUS-DP网桥，其特征在于:所述的自由协议接口(14)包括RS485接口与RS232接口 ；所述的PR0FIBUS-DP站接口⑷包括:DP站I接口，DP站2接口 ；所述的状态指示灯⑵包括配电器故障指示灯Hl、多路开关故障指示灯H2、PR0FIBUS-DP协议处理故障指示灯H3、FPGA通讯超时指示灯。6.根据权利要求1所述的一种具有状态机调度与故障诊断功能的PROFIBUS-DP网桥，其特征在于:所述的状态机调度与故障诊断电路由状态机调度电路与故障诊断电路两部分构成；状态机调度电路包括使能配电器，使能多路转换器，并能按调度策略切换通道I数据或通道2数据，经由配电器送至TMS320 DSP的串行通讯接口 SCR2 ;故障诊断电路将AlteraFPGA超时信号，PROFIBUS-DP协议处理故障信号，配电器故障信号及多路开关故障信号送至 TMS DSP 的 1 端子 IP06-9。
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有状态机调度与故障诊断功能的PROFIBUS-DP网桥，实现RS232与RS485自由协议网络与PROFIBUS-DP总线协议异构网络的桥接功能；状态机调度实现了多接口多任务的分时处理，很好地解决了高速数据传输经常出现的数据拥挤现象；故障诊断功能实时监测电路工作状态与数据通信状态，保障了PROFIBUS-DP网桥工作状态的可控性；TMS320？DSP数字信号处理器搭配Alteral？FPGA可编程门阵列，既大大提高了数据的处理速度，又实现了通讯协议自由订制的灵活性；PROFIBUS－DP协议转换电路与具有高速并行处理能力的Alteral？FPGA相结合，大大提高了数据的吞吐能力。
【IPC分类】G01R31/327, H04L12/40
【公开号】CN204948101
【申请号】CN201520730131
【发明人】李守军, 邱义臻
【申请人】宿迁学院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月18日