基于FPGA的PROFIBUS-DP總線光電收發(fā)器設計[3]

  首先應對由數(shù)據傳輸方向檢測功能塊選擇輸出的數(shù)據進行濾波。不同的波特率分別用相應的時鐘對濾波后的數(shù)據進行采樣，若采到連續(xù)16個“1”，則說明總線目前處于空閑狀態(tài)，下一個到來的低電平既是數(shù)據字節(jié)的起始位，之后即可開始接收數(shù)據，在一個字節(jié)（8 bits）的數(shù)據接收完畢后，即可判斷接收到的數(shù)據是否為關鍵字（關鍵字為PROFIBUS-DP總線協(xié)議數(shù)據幀的開始定界符SDx）。如果某一波特率連續(xù)找到3次關鍵字，則將其它波特率連續(xù)找到關鍵字的次數(shù)清零。并將原來已經確定的波特率位清零。而當該波特率連續(xù)找到6次關鍵字時，則代表找到了新的波特率，此時可將剛找到的波特率確定為當前系統(tǒng)通訊速率，并將相應標志位置1。

  3.3 數(shù)據交換邏輯

  數(shù)據傳輸方向和波特率確定之后，就可以進行電端和光端的數(shù)據交換了。當數(shù)據傳輸方向為電端到光端時，電端RS-485收發(fā)器處于接收狀態(tài)，數(shù)據由電端經光發(fā)送器發(fā)送到光端線線路上；當數(shù)據傳輸方向為光端到電端時，在起始位數(shù)據“0”發(fā)送完畢之后，即可將電端RS-485收發(fā)器改為發(fā)送狀態(tài)，在經過10個當前通訊波特率的bit時間后，再將RS-485收發(fā)器改為接收狀態(tài)，并等待接收新的數(shù)據。圖5所示為數(shù)據交換流程圖。

  4 結束語

  該設計的創(chuàng)新點在于其采用FPGA硬件實現(xiàn)光電信號之間的轉換，可以自適應波特率變化，并自動檢測波特率變化。能支持PROFIBUS-DP協(xié)議規(guī)定的所有波特率，且轉發(fā)數(shù)據無錯包。與一般的RS-485中繼設備相比，不但在傳輸距離和總線的負載能力上有很大提高。而且在抗干擾和通訊的穩(wěn)定性方面也有突出優(yōu)勢，可用于各種的PROFIBUS-DP總線工業(yè)現(xiàn)場。

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