详细探讨profibus-dp协议结构、通信机理厦技术特性，并将profihus-dp技术与嵌入式技术相结合，研制高开放性、实时性和可靠性的profibus-dp主站。

现场总线是当今自动化领域的热点之一，它的出现标志着工业控制技术领域又一个新时代的开始。在众多的现场总线产品中，作为欧洲首屈一指的开放式现场总线profibus(process fieldbus)已经被全世界所接受，成为国际化的开放式现场总线标准，并和基金会现场总线ff成为现场总线的两大体系，广泛应用于加工制造、过程和建筑自动化领域中。

嵌入式系统以应用为中心，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能，可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的场合，其应用遍及工业控制、军事、网络、信息家电、金融等各个领域。

将profibus-dp技术与嵌入式软硬件相结合将大大提升系统的品质，提高系统的开放性、实时性和可靠性。

1 profibus-dp协议结构及技术特性

profibus根据应用特点可分为：profibus-fms (fieldbus message specification)、profibus-dp(decen-tralized periphery)和profibus-pa(process automation)三个兼容版本。

profibus-fms用于完成车间级通用性通信任务，适用于中等传输速度的监控网络以及太范围复杂的通信系统。profibus-dp用于实现设备一级的高速数据通信，中央控制器通过高速串行线与分散的现场设备进行通信，是一种高速、低成本的通信系统，适用于分布式控制系统的高速数据传输。

这类系统的构成包括dp 1类主站(dpml，中央可编程控制器)、dp 2类主站(dpm2，可编程、组态、诊断的设备)和dp从站(进行输入／输出信息采集／发送的设备)。profibus-pa是profibus-dp向现场的延伸，它具有本质安全的特性，适用于本质安全要求较高的场合和总线供电的站点。

profibus协议结构在osi参考模型上进行了一定的简化，协议结构如图l所示，这种结构保证了快速而有效的数据传输以及系统的低成本性。

profibus-dp使用了物理层、数据链路层和用户层。物理层规定了线路介质、物理连接的类型和电气特性。profihus-dp通常采用rs485传输技术，传输介质为屏蔽的双绞铜线电缆，传输速度可达9．6 kbps～12 mbps。在电磁干扰很大或传输距离很长的情况下，可以使用光纤传输技术。

现场总线数据链路层fdl规定介质访问控制、帧格式、服务内容以及物理层、数据链路层的总线管理服务fmal／2。介质访问控制(mac)层描述了profibus采用的混合访问方式，即主站与主站之间的令牌传递方式，主站与从站之间的主一从方式，主站通过获取令牌获得访问控制权。profibus规定帧字符由11位组成：开始位o、8位数据、偶校验位和停止位l。fdl层提供4种服务：sda、srd、sdn、csrd。dp总线的传输依靠sdn和srd这两种fdl服务。fmal／2的功能主要有强制复位fdl和phy、设定参数值、读状态、读事件及进行配置等。

用户层包括直接数据链路映像ddlm和用户接口／用户。用户接口详细说明了各种不同profibus-dp设备的设备行为，ddlm将所有在用户接口中传送的功能都映射到现场总线数据链路层fdl和fmal／2服务。

2 profibus-dp通信机理

profibus-dp的主要日的是在功能强大的主站与若干简单的从站之间进行快速循环的数据交换，因此系统主要完成主一从通信任务，此外profibus的混合总线访问方式也允许1类主站与2类主站之间的主一主通信。

在profibus-dp系统中。dpml与dp从站之间的通信类型主要有：读取从站的诊断信息、参数化设置和组态、循环的用户数据交换。profibus-dp主一从通信过程，大致可以分为如下几个阶段：主站对从站的第一次诊断，参数化从站，组态配置从站，主站对从站的第二次诊断以及主站与从站之间的循环数据交换。

对于多主站通信系统，dpml和dpm2之间的通信有：读取有关dp从站的诊断信息，参数的上传和下载，激活总线参数(无需确认)，激括与解除激括参数集，选择dpml的操作模式等。dpm2与从站之间的通信为非循环的，包括读取从站的通信接口配置、输入／输出数据和设置从站地址。

3 profibus-dp现场总线主站总体设计

profibus是开放的标准。原则上，该协议可以在任何处理器上实现，在处理器内部或者外部安装异步串行通信接口(uart)即可。基于上述特点，在开发profibus-dp主站时，主要有以下两种解决方案：

①由微处理器运行完整的协议栈来实现。这种方案完全由软件来实现profibus协议，开发整个协议栈软件难度很大，大多数开发者一般都向专门的开发商购买。

②由协议asic芯片外加其扩展固化程序来实现。这种实现方