2.2 Profibus-DP總線接口模塊
該部分硬件設計框圖如圖2所示，Profibus協議芯片采用VIPA公司為智能Profibus-DP從站提供的專用芯片VPC3+S，它是Siemens公司的SPC3芯片的更新替代產品，兼容了SPC3的全部功能，可直接與各種微處理控制器連接，以滿足用戶的需要。它支持Profibus-DP協議中的DP-V0、DP-V1和DP-V2子協議類型，內部集成4KB的雙口RAM，使其能獨立處理更為復雜的通信數據流，支持3.3V和5V電壓源，在功能上更為經濟、安全，采用SPI模式實現VPC3+S協議芯片與MCU主控芯片的通信。VPC3+S芯片主要完成Profibus-DP總線接收數據，并完成基本數據處理，判斷是否是主站對該從站的操作，如果是就把信息存入相應的緩沖區并通知MCU，同時VPC3+S還可以根據MCU所發出的指令把從站數據傳送給主站。
圖2 Profibus-DP總線接口硬件結構框圖
Profibus-DP協議的物理層采用RS-485通信的方式，它是一種差動半雙工通信，VPC3+S本身不帶RS-485接口，需要外設電路來完成RS-485信號的轉化。本設計選用ADM2486芯片作為485通信接口驅動芯片，它是主站和從站之間的橋梁，一側通過D型插座與主站連接，另一側與協議芯片VPC3+S相連。ADM2486是電氣隔離的高速差分總線收發器，用于平衡傳輸線的雙向數據通信，它自身具有隔離和RS-485收發能力，隔離電壓*高可達2.5KV，ADM2486數據傳輸速率可達20Mbps，滿足Profibus-DP*高傳輸速率12Mbps的要求。MIC5205用來提供穩定的5V電壓源，AD809用于監控電路電壓，避免在上電、關斷和掉電時，A、B端總線信號的抖動。
2.3 從站地址設定模塊
在Profibus-DP現場總線網絡中，主站可以與多個從站進行通信，主站在數據幀中表明要通信的從站地址，通過設置從站地址，主站就可以自動訪問從站，因此在Profibus-DP網絡中每個從站都要設定唯*的地址號。本設計采用如圖3所示硬件電路實現從站地址的設定，通過兩個旋轉撥碼轉換開關分別確定從站地址的高字節位和低字節位，在CP端時鐘脈沖信號的控制下，通過移位寄存器M74HC165的Q7口串行輸入給主控制器。
圖3 從站地址設定模塊電路結構圖
3 軟件設計
MFC作為Profibus-DP的從站，軟件上需要等待主站的指令，需要主站對從站進行參數化報文配置、組態報文配置，然后才能進入數據交換狀態，軟件主循環的流程圖如圖4所示。其中VPC3初始化部分是在MFC上電初始化時執行，其余部分都是在主程序中循環執行。