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FIND-1现场总线通信控制器及其应用
xiao_xiao1 发表于 2009/10/21 8:47:45 543 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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1引言
分布式全数字现场控制系统的重要特征之一是现场仪表设备之间的信息传输方式为数字通信方式。欲以数字信息传输方式取代流行已久的4～20mA标准模拟信息传输方式，各种现场总线仪表均需配置符合协议标准的通信电路。
现场总线物理层应实现二进制信号和传输介质上传输信号的转换，编码／解码、数据发送／接收、同步信息的自动添加和检测等功能。采用功能丰富，符合现场总线标准的现场总线通信控制器集成芯片，这是实现物理层诸功能的首选方案。
2现场总线通信控制器FIND-1
FIND-1是横河公司推出的一种现场总线通信控制器芯片，其功能模块如图2—1所示。采用PLCC小封装形式，功耗低于3.5mW，数据传输速率为3125kbps低速现场总线通信速率，自动曼彻斯特编码／解码，自动添加、检测前导码、开始符、结束符等同步信息，可进行输入信号的自动检测和极性校正，信号驱动有允许和叠加两种方式，自动计算和校验16位帧校验序列码，有发送器“闲聊”禁止电路，有内部和外部自回环功能；可直接与Intel或Motorola类型的微处理器接口，有内部发送FIFO和接收FIFO数据缓冲器，有8位定时器，带编程除法因子。
FIND-1的内部结构分为物理层和数据链路层两部分。利用FIND-1构成完整的同步通信电路，需设计与CPU接口和传输介质接口两个接口电路。
3与CPU接口电路设计
若将FIND-1的处理器类型选择端MPUTYP置高，可与Motorola微处理器接口。与Intel微处理接口，需将MPUTYP端置低，读写控制信号为RD和WR。若为采用Intel 8098单片机的现场仪表设计通信电路，应将FIND-1的MPUTYP端接地，如图3—1所示。
FIND-1的地址总线与P4口的低4位相连，映射FIND-1的14个内部寄存器。FIND-1进行内部数据
传输时，不允许外部CPU对其进行读写操作，而状
态寄存器除外。以RDY信号和状态寄存器‘忙’标志表明是否可以读写FIND1的内部寄存器。宜采用读内部状态寄存器的方法确定有效的读写时刻。
FIND-1的时钟可取1、2、4、8MHz 4种之一。提高时钟频率可获较高存取速度。要求低功耗场合应取较低时钟频率。时钟电路如图3—2所示，其输出频率由石英晶体的谐振频率fs决定。C1是两个反相器之间的耦合电容。C2可抑制高次谐波。IC3增加带负载能力。
4介质互连单元设计
介质互连单元MAU是FIND-1与传输介质的接口，其电路信号转换如图4—1所示。FIND-1的数据发送信号TxS通过MAU电路中的驱动器产生差动信号，送至传输介质双绞线上。双绞线上的差动信号被MAU电路中的差动接收电路接收，转换成TTL电平输入到FIND1的接收数据信号端RxS。
FIND-1在发送缓冲器中的数据之前，先发送前码和起始符，分别具有“位”同步和“字符”同步的作用。信号经过曼彻斯特编码后，每一位中间的跳
变不仅表示信号‘0’或‘1’，而且包含了同步时钟信息。
在‘允许’方式下，发送数据允许端TxE变为低电平。FIND1向总线发送数据过程中，串行数据被发送，MAU进行电平的转换。数据发送结束后，TxE上升为高电平，差动驱动器停止工作。
差动接收器将总线上