现场总线适配器的软硬件设计

随着计算机在工业控制的广泛应用，控制局域网络也深入应用到各行各业之中。现行的诸多控制系统，若采用单机控制方式已越来越难以满足设备控制的要求，因为往往我们所控制的设备只是整个系统的一个基本单元，它既需要外部输入一些必要的信息，同时也需要向外部输出自身的运行参数和状态。所有这些，都要求我们采用控制网络技术，将众多设备有机的连成一体，以保证整个系统安全可靠地运行。

实际生产的巨大需求促进了局部总线的发展，同时也带来了“百花齐放，百家争鸣"的盛况。从国外到国内的现场通讯网络较为流行的有：RS-232；RS-422/485；HART；ProfieldBus；Dupline；CAN；Lonworks；FF以及未来极有发展潜力的CEbus。目前我国的实际情况是RS-232/RS-422/RS-485应用为普及，CAN网的发展速度快而其它的网络（如FF，Lonworks）在国内普及尚需时日。现在国内外大部分的网络终端控制设备带有RS-232/RS-422/RS-485 或者CAN 接口，为了便于利用这些控制设备进行系统集成，设计一个现场总线适配器将十分必要。

二、功能描述

本通讯适配器包括三个通讯网络接口分别是RS-232、RS-422/485和CAN接口能够完成以下功能：

1、RS-232到RS-422/485之间的通讯适配

带有RS-232接口的主机（如PC操作站、过程站等）或从机（如现场控制单元、智能网络节点等）可以通过现场总线适配器的RS-422/485接口连入由其构成的局部控制网络实现RS-422/485网络数据和命令的传输。

2、RS-232到CAN网之间的通讯适配

带有RS-232接口的主机（如PC操作站、过程站等）或从机（如现场控制单元智能网络节点等）可以通过现场总线适配器的CAN接口连入CAN网，实现基于CAN网的网络数据和命令的传输。

3、RS-422/485到CAN网之间的通讯适配

该通讯适配器能够将一个系统中的RS-422/485网络和CAN网实现相互连接。这样当源地址在RS-422/485网络，而目标地址在CAN网时，或者当源地址在CAN网络，而目标地址在RS-422/485网时，通讯适配器可以完成两个网络之间的数据和命令的传输。由此解决了系统集成过程中不同网络终端设备的互连问题，使系统设计具有更宽的选择范围达到更先进的水平。

4、相同或不同网络之间的距离、节点数和分支扩展

由于RS-422/485和CAN网均为总线型网络，它们的通讯距离、网络节点数目和网络分支扩展都有一定程度的限制，采用现场总线适配器后，可以任意扩展和连接，这在组建较为复杂的总线型网络时十分有用。

5、通过连接外置MODEM，实现网络数据和命令的更远距离传输

当更远距离的监控或管理中心，需要遥测或遥控本地网络（RS-422/485或CAN网）的设备时，该网络通讯适配器可以采用连接外置MODEM方式，通过电话线或专线，完成本地RS-422/485网络或CAN网与远方监控或管理中心的数据和命令的传输。

三、硬件设计

我们将网络适配器按其功能划分为五个部分，包括网络适配器的小系统、RS-232接口、RS-422/485接口、CAN接口和电源等部分。以下是每个部分的具体实现方法及其特点。

1、现场总线适配器的小系统

现场总线适配器的小系统包括以下几个部分（CPU、uP监控复位、RAM和非易失性串行EEPROM）：

ATMEL公司的89C51，它是适配器的信息中央处理单元，在软件的支持下执行网络命令、数据的接收、处理并发送出相应的网络命令和数据，发挥总线适配器在现场局部网络中的作用。

Maxim公司的MAX824，具有高、低复位电平输出，集强大功能（上电复位、欠电压复位、“看门狗"等和微小封装（SOT23-5）于一身，是uP监控复位电路的理想选择。

RAM62256(256kbit)，用于通讯过程中各网络的接收和发送缓冲区、网络节点的接收和发送缓冲区及CPU数据处理缓冲。