基于DeviceNet總線的從設備通迅適配器設計
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多年來，過程工業一直致力于開發一種單一的、開放的標準對現場的各類設備進行編址。標準的最初目標是用單一的數字標準取代4-20mA標準。當范圍擴展到尋址復雜的、高難度的服務時（如：控制器間的高速通訊、大量快速掃描設備間的時間同步）單一標準的開發變得延遲了。同時，通訊技術的成本近幾年已經明顯的降低，將簡單設備直接連接到網絡上（而不必考慮SP50現場總線）的成本由此變得經濟。簡單設備的這種標準要求同現存的120/220VAC和24VDC離散、硬接線I/O標準具有相同級別的互換性。DeviceNet在允許多個復雜設備互連接的同時，允許簡單設備的互換性。除了讀取離散設備的狀態外，DeviceNet還可以報告馬達啟動器內溫度、讀取負載電流、改變驅動器加減速速率、或統計前一小時通過傳輸帶傳送的包裹計數。
DeviceNet是一個開放的網絡標準。規范和協議都是開放的 ― 供應商將設備連接到系統時，無需為硬件，軟件或授權付費。任何人都能以名義上的復制成本（目前：$250USD+郵費）從開放式DeciceNet供應商協會（ODVA）獲得DeviceNet規范。任何制造（或有打算制造）DeviceNet產品的公司都可以加入ODVA，并參加對DeviceNet規范進行增補的技術工作組。
本文設計針對的DeviceNet從設備特性如下：屬于DeviceNet group 2 only 從設備；采用Predefine的通訊連接；可通過硬件開關設置125kbps、250kbps、500kbps波特率；可通過硬件開關設置0~63 MAC ID。在軟件、硬件設計前應首先進行從設備（泵/閥）I/O需求分析（即profile文檔設計），由于篇幅關系本文從略。
下面就該從設備通訊適配器的硬件和軟件設計做一個詳細介紹。
一、通迅適配器硬件系統設計
1 功能簡介
DeviceNet是基于CAN總線的一種總線協議標準。因此，DeviceNet從設備適配器硬件首先應實現CAN總線的基本功能，主要包括：報文收發、訪問控制及其他物理層的諸多功能。此外，為實現DeviceNet協議，硬件應具有足夠大的程序存貯空間，并具有足夠快的運行速度，以保證協議程序的順利執行。
2 硬件原理
DeviceNet節點硬件主要由以下幾部分組成：電源，單片機系統，看門狗及掉電保護電路，CAN控制器SJA1000，CAN收發器82C251，撥碼開關及狀態LED顯示，雙口RAM IDT7005，AnyBus接口。總體設計框圖見圖1。
各部分功能介紹：
電源
DeviceNet適配器通過總線獲取電源，并將電壓降到系統所需的5V。該電源電路的電壓輸入范圍為11-25V，輸出5V，并具有防止反接和掉點檢測功能。硬件采用7805（1.5A）實現電壓轉換，并采用場效應管IRFD9120防止電源反接對系統造成損害。
單片機
DeviceNet適配器選用Winbond公司的高性能8位單片機W78E58。W78E58功能與引腳與80C52完全兼容，并提供256字節的內部RAM以及32K字節的Flash EEPROM，從而使系統不需擴展外部程序存貯器便可滿足DeviceNet協議程序的容量要求。W78E58最高可在40MHZ的主頻下運行，處理速度完全滿足DeviceNet節點通信的實時性要求。
為減少芯片的數量及降低硬件成本，本系統只擴展一片8K的雙口RAM，其前面7K字節用于外部數據存貯，最后1K用于提供與其它應用電路的通訊接口。
看門狗及掉電保護電路
采用MAX706芯片，從而減少了復位及電源檢測電路所需的元器件數量，該芯片與分離器件相比具有更高的可靠性。MAX706芯片主要有以下功能：
u 提供單片機和SJA1000所需的上電復位、手動復位信號；
u 提供1.6秒的看門狗定時器；
u 具有電源電壓檢測功能。
WDI為看門狗定時器清零引腳，如果該引腳保持低電平或高電平超過 1.6秒，則Watch Dog輸出引腳WDO將變成低電平使系統復位，從而使程序運行更加可靠。由于SJA1000和單片機分別為低電平和高電平復位，因而RESET引腳的輸出通過非門連接到單片機的復位端。
CAN控制器SJA1000
DeviceNet總線報文的收發以及媒體訪問控制等都是依據CAN總線協議，而這些協議都要通過CAN控制器加以實現。DeviceNet通信節點選用目前比較流行的PHILIPS CAN控制器SJA1000，由于DeviceNet總線協議采用11位的identifier，因此應使SJA1000工作在Basic CAN模式。其片選、ALE、以及讀寫等信號分別與138譯碼器及單片機的相應信號相連；中斷信號連接到單片機的外部中斷1（P3.3）；選用16MHZ晶振。
硬件設計原理圖
CAN收發器82C251
CAN收發器82C251（Transceiver）的主要作用是收發CAN總線上的信號，即，一方面將總線信號轉換為CAN控制器所需的信號，另一方面，將CAN控制器的輸出信號轉化為CAN總線信號。DeviceNet通信節點選用PHILIPS PCA82C251收發器，其TXD、RXD引腳分別與SJA1000的TXD和RXD引腳相連，CANL、CANH引腳分別連接到DeviceNet Connector的2、4端。
撥碼開關及狀態LED顯示
DeviceNet適配器通過一組撥碼開關和兩個雙色二極管實現節點的MAC地址、波特率設置以及節點和網絡狀態顯示。由于DeviceNet最多支持64個從節點，并且只有三種波特率可供選擇，因此只需一個八位的DIP開關便可實現MAC地址和波特率的設置（其中六位用以設置MAC地址，兩位用來選擇波特率）。對節點和網絡狀態分別采用一個雙色二極管進行指示。由于單片機接口的限制，硬件中通過一片74HC273鎖存器擴展了一個輸出接口，從而驅動兩個雙色二極管進行顯示。
硬件中將DIP開關通過上拉電阻接到單片機的P1口，并將其中的高兩位用作波特率設置、低六位用于MAC地址選擇。將138譯碼器的片選輸出Y3與單片機的寫信號相或后連到273的CLK輸入端，由此擴展一個輸出口用以驅動雙色二極管進行狀態顯示。
雙口RAM IDT7005
DeviceNet適配器通過一個具有中斷功能的雙口RAM IDT7005提供與其它應用電路的通訊接口。IDT7005具有兩套完全獨立的數據線、地址線、讀寫控制線，允許兩個CPU對雙口RAM的的同一個單元在不同的時間進行讀寫。具有兩套完全獨立的中斷邏輯，實現兩個CPU間的握手控制信號。IDT7005的最高兩個字節1FFEH和1FFFH分別兼做兩個斷口的中斷邏輯單元。
硬件中雙端口RAM IDT7005右端口的地址、數據及讀寫控制線分別與單片機系統的相應信號線相連，中斷信號連接單片機的外部中斷0（P3.2）。其左端口的地址、數據及讀寫、中斷控制線依據AnyBus的接口標準連接到34針接口的相應管腳。
AnyBus接口
AnyBus作為一種通用的現場總線通訊節點提供了與其他應用電路之間進行數據交換的接口標準，并對接口的引腳進行了嚴格的定義。
二、 DeviceNet總線通信協議
DeviceNet協議規范是描述DeviceNet設備之間實現連接和交換數據的一套協議。另外，為了實現不同廠商生產的設備之間的互交換性和互操作性，ODVA維護并根據工業領域的需要不斷更新和修改該標準。
在DeviceNet規范卷I的第3章、第4章和第5章中定義了DeviceNet通訊協議。這些章節分別詳細介紹連接，信息協議和與通訊相關的對象。
使用DeviceNet的應用同標準或應用特定對象相結合產生所謂的設備描述。設備描述是從網絡的角度對設備的定義。DeviceNet規范卷II的第6章對對象庫進行了詳細的描述。DeviceNet規范卷II的第3章是設備描述庫。
DeviceNet支持選通，查詢，周期，狀態改變和應用觸發的數據通訊方式，用戶可根據設備性能和應用要求選擇主／從、多主和點對點或三種方式組合的配置。數據通訊方式的選擇，可以明顯加快系統的反應時間。流行的DeviceNet應用采用標準的，預定義的連接組，使設備在主／從連接組之下工作。 晶振相關文章:晶振原理 上拉電阻相關文章:上拉電阻原理
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