| 【中文题名】 | 基于USB接口的PROFIBUS-DP智能从站设计 |
| 【英文题名】 | Design of Intelligent PROFIBUS-DP Slave Based on USB Interface |
| 【学科专业】 | 系统工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-9-24 |
| 【中关键词】 | USB,CY7C68013A,GPIF,PROFIBUS-DP,智能从站, |
| 【英关键词】 | Universal Serial Bus （USB）,CY7C68013A,GPIF,PROFIBUS-DP,Intelligent Slave, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>计算机控制、计算机控制系统 |
| 【论文摘要】 |
本文根据USB总线和PROFIBUS总线的应用特点，详细介绍了基于USB接口的PROFIBUS-DP智能从站系统的设计。利用该智能DP从站，多功能过程控制实验教学系统可以不依靠AD、DA采集卡而直接与带DP接口的PLC、DCS等工业系统通信。
基于课题的性质，本论文首先对USB总线技术进行了介绍，包括总线结构、数据流模型、传输类型等，然后从硬件、固件、USB主机应用程序三个方面详细介绍了DP智能从站的设计。在硬件设计部分，论文给出了DP从站详细的电路图，并根据实践经验给出电路板设计和硬件调试建议；在固件设计部分，论文先介绍了固件框架，随后详细地介绍了CY7C68013A与DPRAM模块的之间数据通信与帧处理；在应用程序开发部分，先引入核心的数据结构，接着分别介绍了对数据网关和USB设备的操作，最后介绍了应用程序采用的多线程技术。
论文最后介绍了DP智能从站与SIMATIC PCS7主站的连接，并给出性能测试分析。实验表明，所设计的DP智能从站能满足通信要求。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-13 |
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第一章 绪论 |
13-21 |
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1.1 选题背景 |
13-18 |
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1.1.1 多功能过程控制实验教学系统简介 |
13-15 |
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1.1.2 USB总线的产生及其特点 |
15 |
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1.1.3 USB总线的发展 |
15-16 |
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1.1.4 PROFIBUS现场总线 |
16-17 |
|
1.1.5 PROFIBUS-DP总线介绍 |
17-18 |
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1.2 本课题的意义 |
18 |
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1.3 技术方案 |
18-20 |
|
1.4 课题的主要工作 |
20-21 |
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第二章 USB结构体系 |
21-33 |
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2.1 USB系统描述 |
21-22 |
|
2.2 USB通信流 |
22-24 |
|
2.2.1 设备端点 |
23 |
|
2.2.2 管道 |
23 |
|
2.2.3 帧与微帧 |
23-24 |
|
2.3 USB数据传输类型 |
24 |
|
2.4 USB事务处理 |
24-26 |
|
2.5 USB传输管理 |
26-28 |
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2.5.1 USB传输管理 |
26-27 |
|
2.5.2 传输中的事务处理 |
27-28 |
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2.6 USB设备 |
28-31 |
|
2.6.1 USB描述符 |
29-30 |
|
2.6.2 USB设备请求 |
30 |
|
2.6.3 USB的枚举过程 |
30-31 |
|
2.7 小结 |
31-33 |
|
第三章 硬件设计 |
33-51 |
|
3.1 CY7C68013A介绍 |
33-41 |
|
3.1.1 GPIF接口 |
34 |
|
3.1.2 存储区 |
34-36 |
|
3.1.3 端点 |
36-39 |
|
3.1.4 数据传输方式 |
39 |
|
3.1.5 枚举/重枚举 |
39-40 |
|
3.1.6 EZ-USB开发包简介 |
40-41 |
|
3.2 硬件设计 |
41-48 |
|
3.2.1 DC电源电路 |
41 |
|
3.2.2 I2C接口 |
41-43 |
|
3.2.3 外部RAM扩展电路 |
43-45 |
|
3.2.4 DP模块接口电路 |
45-47 |
|
3.2.5 PROFIBUS-DP接口 |
47-48 |
|
3.3 电路板设计建议 |
48-49 |
|
3.4 硬件调试建议 |
49-50 |
|
3.5 小结 |
50-51 |
|
第四章 软件设计 |
51-79 |
|
4.1 软件结构分析 |
51-53 |
|
4.2 固件程序 |
53-66 |
|
4.2.1 固件程序框架 |
53-54 |
|
4.2.2 GPIF编程 |
54-55 |
|
4.2.3 数据帧格式定义 |
55-56 |
|
4.2.4 申请DPRAM控制权 |
56-57 |
|
4.2.5 DPRAM模块的初始化 |
57-60 |
|
4.2.6 FX2LP与DPRAM模块的数据交换过程 |
60-62 |
|
4.2.7 中断函数 |
62-63 |
|
4.2.8 数据帧处理 |
63-65 |
|
4.2.9 主函数 |
65 |
|
4.2.10 通信过程时间分析 |
65-66 |
|
4.3 Windows设备驱动 |
66-67 |
|
4.4 应用程序 |
67-74 |
|
4.4.1 数据结构定义 |
67-68 |
|
4.4.2 数据网关操作 |
68-69 |
|
4.4.3 读写USB芯片 |
69-71 |
|
4.4.5 多线程技术 |
71-74 |
|
4.4.6 测试线程 |
74 |
|
4.5 设备数据库(GSD)文件 |
74-78 |
|
4.5.1 GSD文件概述 |
74-75 |
|
4.5.2 从站GSD文件编写 |
75-78 |
|
4.6 小结 |
78-79 |
|
第五章 系统测试 |
79-87 |
|
5.1 操作步骤 |
79-84 |
|
5.2 通信性能测试 |
84-85 |
|
5.3 自恢复测试 |
85-86 |
|
5.4 总结 |
86-87 |
|
第六章 总结与展望 |
87-89 |
|
6.1 总结 |
87-88 |
|
6.2 展望 |
88-89 |
|
参考文献 |
89-93 |
|
附录 |
93-95 |
|
致谢 |
95-97 |
|
研究成果及发表的学术论文 |
97-99 |
|
作者及导师简介 |
99-100 |
|
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书 |
100-101 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385730 |
