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現場總線適配器的軟硬件設計
現場總線適配器的軟硬件設計
隨著計算機在工業控制的廣泛應用，控制局域網絡也深入應用到各行各業之中。現行的諸多控制系統，若采用單機控制方式已越來越難以滿足設備控制的要求，因為往往我們所控制的設備只是整個系統的一個基本單元，它既需要外部輸入一些必要的信息，同時也需要向外部輸出自身的運行參數和狀態。所有這些，都要求我們采用控制網絡技術，將眾多設備有機的連成一體，以保證整個系統安全可靠地運行。
實際生產的巨大需求促進了局部總線的發展，同時也帶來了“百花齊放，百家爭鳴"的盛況。從國外到國內的現場通訊網絡較為流行的有：RS-232；RS-422/485；HART；ProfieldBus；Dupline；CAN；Lonworks；FF以及未來極有發展潛力的CEbus。目前我國的實際情況是RS-232/RS-422/RS-485應用最為普及，CAN網的發展速度最快而其它優秀的網絡（如FF，Lonworks）在國內普及尚需時日。現在國內外大部分的網絡終端控制設備帶有RS-232/RS-422/RS-485 或者CAN 接口，為了便于利用這些控制設備進行系統集成，設計一個現場總線適配器將十分必要。
二、功能描述
本通訊適配器包括三個通訊網絡接口分別是RS-232、RS-422/485和CAN接口能夠完成以下功能：
1、RS-232到RS-422/485之間的通訊適配
帶有RS-232接口的主機（如PC操作站、過程站等）或從機（如現場控制單元、智能網絡節點等）可以通過現場總線適配器的RS-422/485接口連入由其構成的局部控制網絡實現RS-422/485網絡數據和命令的傳輸。
2、RS-232到CAN網之間的通訊適配
帶有RS-232接口的主機（如PC操作站、過程站等）或從機（如現場控制單元智能網絡節點等）可以通過現場總線適配器的CAN接口連入CAN網，實現基于CAN網的網絡數據和命令的傳輸。
3、RS-422/485到CAN網之間的通訊適配
該通訊適配器能夠將一個系統中的RS-422/485網絡和CAN網實現相互連接。這樣當源地址在RS-422/485網絡，而目標地址在CAN網時，或者當源地址在CAN網絡，而目標地址在RS-422/485網時，通訊適配器可以完成兩個網絡之間的數據和命令的傳輸。由此解決了系統集成過程中不同網絡終端設備的互連問題，使系統設計具有更寬的選擇范圍達到更*的水平。
4、相同或不同網絡之間的距離、節點數和分支擴展
由于RS-422/485和CAN網均為總線型網絡，它們的通訊距離、網絡節點數目和網絡分支擴展都有一定程度的限制，采用現場總線適配器后，可以任意擴展和連接，這在組建較為復雜的總線型網絡時十分有用。
5、通過連接外置MODEM，實現網絡數據和命令的更遠距離傳輸
當更遠距離的監控或管理中心，需要遙測或遙控本地網絡（RS-422/485或CAN網）的設備時，該網絡通訊適配器可以采用連接外置MODEM方式，通過電話線或專線，完成本地RS-422/485網絡或CAN網與遠方監控或管理中心的數據和命令的傳輸。
三、硬件設計
我們將網絡適配器按其功能劃分為五個部分，包括網絡適配器的最小系統、RS-232接口、RS-422/485接口、CAN接口和電源等部分。以下是每個部分的具體實現方法及其特點。
1、現場總線適配器的最小系統
現場總線適配器的最小系統包括以下幾個部分（CPU、uP監控復位、RAM和非易失性串行EEPROM）：
ATMEL公司的89C51，它是適配器的信息中央處理單元，在軟件的支持下執行網絡命令、數據的接收、處理并發送出相應的網絡命令和數據，發揮總線適配器在現場局部網絡中的作用。
Maxim公司的MAX824，具有高、低復位電平輸出，集強大功能（上電復位、欠電壓復位、“看門狗"等和微小封裝（SOT23-5）于一身，是uP監控復位電路的理想選擇。
RAM62256(256kbit)，用于通訊過程中各網絡的接收和發送緩沖區、網絡節點的接收和發送緩沖區及CPU數據處理緩沖。