[發明專利]一種PA總線控制器以及一種PA總線控制系統

有效

• 申請號: 201911071505.6
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110687854B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 范福基;黃玲;李蒙
• 申請（專利權）人: 杭州和利時自動化有限公司;北京和利時系統工程有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;H04L12/40
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春輝

本發明公開了一種PA總線控制器，包括：FPGA以及CPU；FPGA中集成有PA物理層及數據鏈路層的協議棧；CPU與FPGA連接，用于調用FPGA進行總線調度控制。該設備調用主站通訊模塊中的FPGA，在原有FPGA邏輯中增加實現PA物理層及數據鏈路層相關功能，將PA協議棧集成在原有FPGA，不需使用PA專用芯片，減少了使用成本，靈活化配置和編程，減少CPU與協議棧間通訊的優化限制，同時減少了硬件故障點，降低了維護成本。且CPU在實現中采用“FPGA+雙控制芯片”的核心架構實現，降低了單芯片處理時的處理壓力，且可以保證任務處理的高效性。本發明還提供了PA總線控制系統，具有上述有益效果。

技術領域

本發明涉及PA總線技術領域，特別涉及一種PA總線控制器及一種PA總線控制系統。

背景技術

PA是Profibus-PA的簡稱，Profibus是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準。PA將自動化系統和過程控制系統與壓力、溫度和液位變送器等現場設備連接起來，并可用來替代4-20mA的模擬技術。PA總線上有主設備(主站)和從設備(從站)，主設備一般負責總線的調度通訊等，是通訊的主動發起方。

目前的PA產品主要是PA從設備，實現PA主站設備的廠商很少。而且在已有的產品中，實現電路也一般集成PA專用芯片實現，即采用“CPU+PA專用芯片”的實現方式，芯片成本較高，且專用芯片已經集成了PA協議棧，對CPU提供了通訊和配置接口，CPU只得按照此接口進行配置和編程，CPU與協議棧之間的通訊存在優化限制，且專用芯片的管腳比較多，硬件結構較復雜，維修和更換工序較為繁瑣，維護成本較高。

因此，如何降低PA總線控制器的使用成本，簡化硬件配置，提升PA總線控制實現的靈活性，是本領域技術人員需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種PA總線控制器，該設備可以降低PA總線控制器的使用成本，簡化硬件配置，提升PA總線控制實現的靈活性；本發明的另一目的是提供一種PA總線控制系統，具有上述有益效果。

為解決上述技術問題，本發明提供一種PA總線控制器，包括：

FPGA以及CPU；

所述FPGA中集成有PA物理層及數據鏈路層的協議棧；

所述CPU與所述FPGA連接，用于調用所述FPGA進行總線調度控制；

其中，所述CPU包括：第一控制芯片以及第二控制芯片；其中，所述第一控制芯片中集成有PA主協議棧及用戶層軟件協議棧，所述第二控制芯片集成有實現控制器其它應用相關的軟件。

可選地，所述第一控制芯片為第一ARM芯片，所述第二控制芯片為第二ARM芯片。

可選地，所述FPGA中包括雙口RAM，所述第一控制芯片與所述第二控制芯片通過所述FPGA實現的所述雙口RAM進行數據交換。

可選地，所述雙口RAM包括用于數據交互權限控制的控制字節：PAFlags以及CPUFlags；

相應地，所述第一控制芯片用于：讀所述PAFlags、寫所述CPUFlags，以及當所述PAFlags和所述CPUFlags位不等時，對所述雙口RAM進行數據交換，并在數據交換結束時將所述CPUFlags位取反；

所述第二控制芯片用于：寫所述PAFlags、讀所述CPUFlags，以及當所述PAFlags和所述CPUFlags位相等時，進行內部緩沖區與所述雙口RAM之間的數據交換，并在數據交換結束時將所述PAFlags取反。

可選地，所述第二控制芯片用于：與所述第一控制芯片進行基于所述雙口RAM的數據交互，對來自上位機或PA總線方向的輸入輸出數據進行處理，處理協議狀態機的狀態跳轉，完成與上述FPGA的數據交互。

可選地，所述FPGA用于：