1 引言
現場總線被譽為自動化領域的計算機局域網，是自動化領域的研究熱點[1]。PROFIBUS-DP是應用在現場自動化儀表和設備領域的一種主要的現場總線并且已經成為國際電工委員會制定的國際標準之一（IEC61158 TYPE3）和中國國家標準（GB/T 20540-2006）。現場總線技術是電子技術，通信技術，智能儀表技術和自動控制技術相互結合的產物[2]。
PROFIBUS-DP接口的開發包括硬件部分、軟件部分和電子設備數據 GSD文件部分。

2 基于 PROFIBUS-DP的自動化系統的構建
因為是開發 PROFIBUS-DP接口，所以總體結構較為簡單和實用。總體體系結構如圖 1所示。主站和從站通過 PROFIBUS專用網線組成一個單主站 PROFIBUS系統。主站由計算機和SST公司的總線卡 5136-PFB-PCI組成；現場設備（圖中是智能控制器）和本文開發的從站總線接口卡組成 PROFIBUS-DP現場智能設備，作為 PROFIBUS-DP從站。圖中的智能控制器、變頻器和泵共同構成閉環系統。本文重點介紹總線接口卡的開發。

3 PROFIBUS-DP接口開發重點和難點在于：實現狀態機和服務訪問點。
3.1開發方案分析、比較和和選擇 利用單片機的方案需要理解協議的大部分細節，實現的 PROFIBUS-DP站的傳輸速率受單片機晶振的限制，根本無法達到最大傳輸速率12Mbit/s。
通信專用芯片集成了 PROFIBUS-DP協議和狀態機，并且給出了具體的服務訪問點；使用專用芯片開發 PROFIBUS-DP總線接口卡，不再需要考慮的協議大部分細節，重點是熟練使用專用芯片。
與利用單片機的實現方案比較，使用專用芯片可大量地節約開發時間和成本，傳輸速率可以達到12Mbit/s。因此，本文使用專用芯片 SPC3進行總線接口卡的開發。
3.2 SPC3功能介紹 [4]SPC3基本上集成了完整的 PROFIBUS-DP協議。 SPC3集成有 1.5K字節的RAM，方式寄存器，狀態寄存器，中斷控制器，看門狗定時器（保護監控定時器）和各種緩沖區；能夠自動地識別 9.6K到 12M的波特率。微順序控制器控制著 SPC3整個處理過程。總線定時器直接控制串行總線上的總線時間。
SPC3包括如下的服務訪問點（服務）：缺省SAP（讀寫數據交換)，SAP55（改變站地址），SAP56(讀輸入)，SAP57(讀輸出)，SAP58(向 DP從站發控制命令)，SAP59(讀組態數據)，SAP60(讀從站診斷信息)，SAP61(發送參數設置數據)，SAP62(校驗組態數據)。
3.3硬件設計主要是選用 RS485芯片和光耦芯片，如果從站對傳輸速率的要求可以低于 12M波特率，那么有性能指標稍低的 RS485芯片和光耦芯片。另外本文開發的總線接口卡設計為可以選擇雙口 RAM或者 RS232接口將總線接口卡與現場設備連接。
3.4軟件設計
3.4.1 PROFIBUS-DP狀態機的實現

軟件設計依據是 SPC3中集成的 PROFIBUS-DP狀態機 [4]，狀態機用來描述 PROFIBUS-DP站在每種情況下的行為；如圖 2所示。

整個程序采用了結構化、模塊化的方法，依據 PROFIBUS-DP狀態機提供的流程進行編寫。按照對實時性的不同要求，各個服務訪問點分別采用查詢或者中斷方式來實現。主函數主要是完成必要的初始化工作和用查詢方式實現服務訪問點。中斷函數，主要是用中斷方式實現服務訪問點。
3.4.2 PROFIBUS-DP系統主-從通訊中的實時性和時間確定性
令牌是在主站之間傳遞總線控制權的一種特殊報文。當某個主站得到令牌時，它將在一個規定的時間段內獲得總線控制權，在這段時間內該主站可依照與主站或從站的關系表和所有的主站或從站發送所需要發送的幀，當該主站的控制時間結束時，它就將令牌傳遞給下一個主站[3]。
在 PROFIBUS-DP主-從通訊中，如果在從站中有新的診斷信息，則在數據交換模式下，DP從站將以高優先級的報文對主站響應，以此來通知主站；在其他情況下，從站都是以低優先級的報文回答主站的。可見，從站用診斷報文的方式發送數據相比其他情況，實時性要更好。