专利名称：EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业过程控制仪表不同总线之间相互转换的模块，特别涉及一种EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器。
背景技术：
目前在工业自动化领域存在着多种总线标准，这些总线标准大都由自动化领域 内知名企业定制并推广实施，由于各自利益和技术保密等原因，造成了各种总线间通讯困 难，不同总线间难以透明互访，总线设备之间无法实现相互访问和互操作，在工业过程控制 系统中设备升级时，会存在明显的原有设备与新设备之间不兼容造成旧设备只能淘汰的问 题，系统改造成本也随之大大提高。工业以太网成为新的发展方向，具有应用广泛、成本低廉、技术资源丰富、可靠性 高、传输速度快等突出特点，EPA总线标准就是一种目前具有广泛应用前景且具有我国自主 知识产权的工业以太网技术，这使得其他总线与EPA总线相互通讯成为目前研究的热点。发明内容鉴于目前多种总线标准共存给工业自动化系统设计带来的不便，本实用新型的 目的是解决的现有技术存在的问题，设计一种全新的总线转换适配器，使目前应用广泛的 Profibus-DP总线信号转换成EPA总线信号，实现DP设备和EPA设备共存于同一个系统中。本实用新型是通过这样的技术方案实现的EPA总线与Profibus-DP总线转换 适配器，包括主电路模块，主电路模块主要由ARM控制器芯片AT91SAM7x256、网络芯片 DP83848I、网络变压器YL18-2050S、标准JTAG电路及外围电路构成；其特征是主电路模 块通过工业以太网交换机连接总线24V电源；24V电源连接电源模块WRB2405输入端，电 源模块WRB2405的5V输出端连接电源模块LMl 117-3. 3输入端，电源模块LMl 117-3. 3的 3. 3V输出端连接主电路模块的工作电压输入端；RS485芯片ADM2486连接ARM控制器芯片 AT91SAM7x256 ；标准JTAG电路与ARM芯片AT91SAM7x256连接；网络芯片DP83848I通过MII 接口与ARM芯片AT91SAM7x256连接；网络变压器YL18-2050S分别与网络芯片DP83848I、 RJ45网络接口连接；主电路模块电源是通过RJ45网线的工业交换机的RJ45接口 4、5脚连接+24V电 源，从7、8脚连接GND。EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器有实现EPA信号和DP信号转换功能，用 于将DP设备挂载在EPA总线上，达到扩展EPA总线功能的作用。EPA总线与Profibus-DP 总线转换适配器通过DP专用接头同DP设备相连、通过以太网接口直接连接工业交换机，与 该网段内的其他EPA设备实现组网，实现DP设备与EPA设备共存于EPA总线下，并进行交
互操作。具有ProfibUS-DP总线功能的设备通过DP总线与EPA总线与Profibus-DP总线 转换适配器上的DP专用接口相连，将DP信号传送到该转换适配器主电路模块上。主电路 模块经过对DP协议报文的分析，将其转换为EPA协议报文，并通过主电路模块板卡上的网 络接口 RJ45，将EPA报文通过以太网直接连接至工业交换机上，最终实现DP到EPA的转换。主电路模块的供电采用总线供电，由工业交换机的RJ45接口 4、5脚提供+24V，7、8脚提供GND，通过网线为主电路模块提供电源。ARM控制器芯片AT91 SAM7x256预制软件系统移植有嵌入式操作系统uC/OS-II 和嵌入式网络TCP/IP协议，并在此基础上添加EPA层，实现EPA的协议，并在应用层添加 Profibus-DP协议转换的代码。本实用新型的有益效果是将Profibus-DP设备EPA总线与Profibus-DP总线转 换适配器相连后可以实现DP报文到EPA报文的转换，在EPA组态软件中可以成功的监听并 组态该DP设备，实现DP设备与EPA设备共存于同一网络，并实现它们之间的互操作、互访 问。
图1是本实用新型的电路结构框图，并作为摘要附图；图2是本实用新型的ARM控制器芯片及其外围电路；图3是本实用新型的集成PHY层的网络芯片及其外围电路。
具体实施方式
如图1至3所示，EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器主电路模块主要由 集成有MAC层和网络控制器的ARM控制器芯片AT91SAM7x256、集成PHY层的网络芯片 DP83848I、网络变压器 YL18-2050S、标准 JTAG 电路、RS232 接 口 芯片 MAX3232、RS485 接口芯 片ADM2486、RJ45网络接口及外围电路构成；主电路模块通过工业以太网交换机连接总线24V电源，24V电源连接电源模块 WRB2405输入端，电源模块WRB2405的5V输出端连接电源模块LMl 117-3. 3输入端，电源模 块LM1117-3. 3的3. 3V输出端连接主电路模块的工作电压输入端；RS485芯片ADM2486连 接ARM控制器芯片AT91SAM7x256 ；标准JTAG电路与ARM芯片AT91SAM7x256连接；网络芯 片DP83848I通过MII接口与ARM芯片AT91SAM7x256连接；网络变压器YL18-2050S分别与 网络芯片DP83848I、RJ45网络接口连接；主电路模块的工作电压是3. 3V，ARM控制器芯片VDDIO端输入电压为3. 3V ；ARM内 核的工作电压是1. 8V，1. 8V电压由该芯片的VDDOUT输出，给自身的内核供电，CPU的晶振 采用的频率为18. 432MHz ；标准JTAG电路通过连接ARM控制器芯片AT91SAM7x256实现仿 真调试和程序下载；ARM控制器芯片CPU与网络芯片DP83848I通过MII接口实现通信；通 过RS485芯片ADM2486传输来自DP接头的信号；ARM控制器与RS232芯片MAX3232连接作 为上位机前期调试接口 ；集成PHY层的网络芯片DP83848I，其外接晶振为25MHz ；网络变压 器YL18-2050S分别与集成PHY层的网络芯片DP83848I、RJ45网络接口连接；主电路模块通 过DP专用接头同DP设备相连；主电路模块通过以太网接口直接连接工业交换机；图2是EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器电路结构框图的CPU部分，采用 AT91SAM7x256，这是一款集成有MAC层和网络控制器的ARM芯片。整个芯片的工作电压是 3. 3V，ARM内核的工作电压是1. 8V，1. 8V电压由该芯片的VDDOUT输出，给自身的内核供电， 其余IO部分和外围设备控制器是3. 3V供电。由于采用总线24V供电，所以需要两个电源模 块，分别是WRB2405和LMl 117-3. 3，前者用于24V转5V，后者用于5V转3. 3V然后给CPU供 电。CPU的晶振采用18. 432MHz，经过PLL控制器分频倍频后产生48MHz的频率作为ARM主频。仿真调试部分采用标准的JTAG电路。同时为了方便开发人员调试板卡，通过MAX3232 配备有一个RS232接口，有助于前期开发。AT91SAM7x256与网络芯片DP83848I通过MII接 口实现，MII的接口个数一共为15个管脚。ADM2486为RS485芯片，其A、B对应着DP接头 的信号。如图3所示，EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器的网络部分，其中DP83848I 为集成PHY层的网络芯片，其外接晶振为25MHz，其通过MII接口与AT91SAM7x256连接。 YL18-2050S为网络变压器，其分别与RJ45网络接口和DP83848I连接。RJ45的网络接口的 4、5脚通过工业交换机得到24V电源，7、8脚也与工业交换机相连得到GND，实现总线供电。EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器主电路模块的软件系统移植有嵌入式操 作系统UC/OS-II和嵌入式网络TCP/IP协议，并在此基础上添加EPA层，实现EPA的协议， 并在应用层添加Profibus-DP协议转换的代码。软件上还要实现DP功能，包括DP地址查 询、诊断、参数化、配置等，并经过报文分析将DP报文转换成EPA报文后发送至网络。在该模块上电后，程序首先进行整个硬件系统的初始化，使能ARM和网络芯片，设 置时钟和外围控制器，然后初始化嵌入式操作系统UC/OS-II和嵌入式TCP/IP网络协议，并 检测DP设备的通讯接口以及DP设备是否就绪、设置DP设备的相关参数。完成以上工作后 操作系统创建任务用于处理DP总线和EPA总线之间的通讯。当接收DP设备数据时，提取 DP报文中的数据部分，添加EPA报头后发送到EPA网络中。当有EPA数据发送时，提取EPA 报文中的数据部分，添加DP报头后发送到DP设备中。根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。
权利要求EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器，包括主电路模块，主电路模块主要由ARM控制器芯片AT91SAM7x256、网络芯片DP83848I、网络变压器YL18-2050S、标准JTAG电路及外围电路构成；其特征是主电路模块通过工业以太网交换机连接总线24V电源；24V电源连接电源模块WRB2405输入端，电源模块WRB2405的5V输出端连接电源模块LM1117-3.3输入端，电源模块LM1117-3.3的3.3V输出端连接主电路模块的工作电压输入端；RS485芯片ADM2486连接ARM控制器芯片AT91SAM7x256；标准JTAG电路与ARM芯片AT91SAM7x256连接；网络芯片DP83848I通过MII接口与ARM芯片AT91SAM7x256连接；网络变压器YL18-2050S分别与网络芯片DP83848I、RJ45网络接口连接。
2.如权利要求1所述EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器，其特征是主电路模块 电源是通过RJ45网线的工业交换机的RJ45接口 4、5脚连接+24V电源，从7、8脚连接GND。
专利摘要本实用新型涉及涉及一种EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器，主电路模块主要由ARM芯片AT91SAM7x256、网络芯片DP83848I、网络变压器YL18-2050S、标准JTAG电路及外围电路构成；主电路模块通过工业交换机获得总线24V电源，EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器有实现EPA信号和DP信号转换功能，用于将DP设备挂载在EPA总线上，达到扩展EPA总线功能的作用，将Profibus-DP设备EPA总线与Profibus-DP总线转换适配器相连后可以实现DP报文到EPA报文的转换，在EPA组态软件中可以成功的监听并组态该DP设备，实现DP设备与EPA设备共存于同一网络，并实现它们之间的互操作、互访问。
文档编号H04L12/28GK201576194SQ20092025036
公开日2010年9月8日 申请日期2009年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者杨彬, 王双存, 王芸, 邴哲松, 马超, 高明璋 申请人:中环天仪股份有限公司