FPGA和ARM的Profibus-DP主站通信平台设计

文章摘要：2．2 ARM控制器部分程序设计ARM控制器程序对应于Profibus通信协议数据链路层之上的DDLM直接数据链路映射程序、主站通信状态机、应用层数据接口及应用层。本设计对Profibus-DP协议按层次封装为函数，层层调用。2．2．1 Slave_Handler状态机Slave_Handler状态机功能块负责实现主从通信功能，根据从站状态做出相应处理，有固定的处理次序，每次调用Slave_Handler状态机产生一个DDLM请求，从而控制从站进入相应的通信状态。Slave_Handler状态转换图如图2所示。2．2．2 Scheduler和FDL_Controller状态机Scheduler

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　　2．2 ARM控制器部分程序设计

　　ARM控制器程序对应于Profibus通信协议数据链路层之上的DDLM直接数据链路映射程序、主站通信状态机、应用层数据接口及应用层。

　　本设计对Profibus-DP协议按层次封装为函数，层层调用。

　　2．2．1 Slave_Handler状态机

　　Slave_Handler状态机功能块负责实现主从通信功能，根据从站状态做出相应处理，有固定的处理次序，每次调用Slave_Handler状态机产生一个DDLM请求，从而控制从站进入相应的通信状态。Slave_Handler状态转换图如图2所示。

　　2．2．2 Scheduler和FDL_Controller状态机

　　Scheduler状态机功能块负责实现对Slave_Handler状态机的控制。它向Slave_Handler状态机发送从站轮询控制信号，控制其逐步与从站建立数据交换关系。

　　FDL_Controller状态机由10个FDL状态组成并在这些状态间转换，如图3所示。

　　逻辑令牌环的建立主要工作是对LAS和GAPL的初始化。LAS和GAPL的具体初始化流程如图4所示。

　　LAS的形成标志着逻辑令牌环初始化的完成。接下来就是逻辑令牌环运转的维护阶段，令牌将按照LAS进行循环传递，得到令牌的主站有权进行对其所属从站的轮询。传递过程中主站将以固定的时间间隔，通过Request FDLStatus主动帧来询问自己GAP范围内的所有地址，并根据询问结果修改LAS和GAPL。在主站活动表生成之后，前驱站询问ReqtJest FDL Starus，主站回复准备进入逻辑令牌环，并从Listen_Token状态进入Active_Idle状态(主站的前驱站会修改自己的GAP和LAS，并把该主站作为自己的后继站)。主站在Active_Idle状态*总线，能够对寻址自己的主动帧作应答，但没有发起总线活动的权力，直到前驱站传送令牌给它，它保留令牌并进入Use_Token状态，在此状态下驱动Scheduler状态机工作。主站持有令牌后，首先计算上次令牌获得时刻到本次令牌获得时刻经过的时间(即实际轮转时间tRR)，并与用户设定的目标轮转时间tTR比较，如果tRR小于tTR，则主站开始处理传输任务。首先处理高优先级传输服务，所有高优先级服务处理完毕后处理低优先级服务。在这个过程中，每一个完整的报文循环之后，主站就重新计算tTR—tTH。若结果小于0，主站进入PassToken状态，将令牌传递给后继站，未完成的任务留到下一次令牌持有的时候再执行。所有传输服务都完成后，不管是否有时间剩余，主站都交出令牌。如果主站接到令牌时发现tTR—tTH<O，则只发送一个高优先级报文，完成后交出令牌。主站在令牌传递成功后，进入Active_Idle状态，直到再次获得令牌。

　　3 系统工作过程

　　系统工作过程主要是ARM控制器和FPGA的通信交互过程，如图5所示。从系统安全性上考虑，FPGA和ARM建立通信必须有双方的确认信号，虽然Altera Cyclone系列FP-GA从上电到稳定之前引脚没有输出，从系统安全性角度考虑还是不够的。

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