Linux和S3C2410的PROFIBUSDP主站平台设计

摘要： 针对标准PROFIBUSDP主站在国内研究较少，自主研发产品的功能有限、智能化不足的现状，进行了基于Linux操作系统的PROFIBUSDP主站的设计和研究，实现了PROFIBUSDP 1类主站的主从通信功能。采用模块化设计思想，从防错设计、纠错设计、故障恢复设计等方面对设计方案中软硬件可靠性进行了详细分析。从响应时间的角度阐述了影响系统实时性的关键问题，同时对本平台的实时性进行了详细分析,并通过实验测试了该主站的性能参数。实验结果表明，对于多从站通信，使用Linux操作系统后，性能更优越，运行更稳定。

引言

PROFIBUS是面向工厂自动化、流程自动化的一种国际性的现场总线标准，是一种具有广泛适用范围的、开放的数字通信系统，适用于快速、时间要求严格和可靠性要求高的各种通信任务。PROFIBUS 现场总线分3种: PROFIBUSFMS、PROFIBUSDP 和PROFIBUSPA。其中，PROFIBUSDP是一种高速的低成本通信连接，用于设备级通信系统与分散式通信。

PROFIBUSDP现场总线由主站和从站组成。对于从节点的研究，国内科研院所很早就开始研究，现已有多家企业能够自主研制从站产品。但是对于主站，由于其技术复杂、开发难度大，目前国内只有北京和利时技术有限公司、浙大中控等少数几家公司开展相关的技术研究与开发，并只实现了部分子集功能。大部分产品主要由国外几家大公司垄断。同时，随着PROFIBUS在国内市场上的迅速推广，许多企业和科研单位开始了对PROFIBUS协议的研究，并展开了使用PROFIBUS通信协议的智能节点的研究。但是，目前国内业界对于PROFIBUSDP的研究和相关产品的开发都是基于国外提供的专用协议芯片（主站多数采用西门子推出的ASPC2，从站多采用 SPC3等智能通信芯片），即集中在从站设计领域，而没有主站样机开发的相关报道。对于主站的开发，国内一些科研院所（北航、中科院、浙大等）也曾利用可编程逻辑器件配合MCU设计出简单主站的试验产品，但是这些产品仅能实现简单的主站功能，对于组成强大的PROFIBUSDP网络还望尘莫及。

本文正是针对上述的问题，为避免采用协议芯片、增加主站智能功能和后续扩展性研究的需要，设计了基于Linux操作系统的PROFISBUSDP主站。在硬件上采用ARM9内核的处理器S3C2410，同时将Linux操作系统移植到此硬件平台上，在此基础上，完全由软件编程实现了整个PROFIBUSDP的主站功能，能够与标准PRODIBUSDP从站设备进行通信。

1　PROFIBUSDP主站通信机制

PROFIBUSDP的主要目的是在功能强大的主站与若干简单的从站之间进行循环的数据交换。因此系统主要使用主