引言

        基金會現(xiàn)場總線（ FF ）是一種全數(shù)字化、串行的、雙向的、多站點式的通訊系統(tǒng)。它以 ISO/OSI 模型為基礎，取 OSI 的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層為 FF 通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層。 用戶層主要針對自動化測控應用的需求，定義了用戶通訊需求， 并采用設備描述語言規(guī)定了通用的功能塊集。FF 總線包括 H1-FF 和 HSE-FF 總線， 前者為低速總線，波特率為 31.25kbps ，支持過程控制應用；后者為高速總線，可達 100Mbps ，用于高性能控制、子系統(tǒng)集成、高密度數(shù)據(jù)生成，并支持數(shù)據(jù)服務器。本文針對最新一代PDS8 壓力變送器開發(fā)相應的 H1-FF 通信卡軟件部分。

 

1 軟件設計

        利用中科博微提供的協(xié)議棧基于 AT91SAM7 系列 MPU 進行開發(fā)， 采用 NUCLEUS plus 操作系統(tǒng)平臺。 在已經(jīng)開發(fā)好了的底層接口和協(xié)議棧的物理層、鏈路層、網(wǎng)絡層上，開發(fā)其應用層。 硬件平臺同期正在開發(fā)中，預計與軟件開發(fā)同時完成。 儀表卡采用測控公司最新一代 PDS8 壓力變送器， 因此只需完成儀表與通信卡之間的雙 CPU 通訊、通訊卡與 FF 通訊的開發(fā)即可。 雙卡之間采用串行通訊來完成信息傳遞，由通訊卡完成與 FF 總線的通訊，從而使 PDS8 變送器具備總線現(xiàn)場儀表的基本功能。

 

1.1 開發(fā)流程

        通訊卡軟件開發(fā)分為固件開發(fā)和設備描述開發(fā)。

 

        固件開發(fā)主要創(chuàng)建通訊卡各功能塊，并定義轉(zhuǎn)換塊結(jié)構(gòu)體、視圖對象、塊參數(shù)描述表，編寫讀寫函數(shù)、報警函數(shù)、模式轉(zhuǎn)換函數(shù)等，然后采用某種協(xié)議與儀表卡進行數(shù)據(jù)通訊。

 

        設備描述開發(fā)是對設備 DD 文件和 CFF 文件的開發(fā)， DD 文件經(jīng)過編譯后生成 .sym 和 .ffo 文件， 然后在固件開發(fā)中添加位于 .sym 中的參數(shù) ID 號， 最后利用在線調(diào)試工具 NI-FBUS 對加載 CFF 文件和 sym 和 .ffo 文件進行調(diào)試。

 

        固件開發(fā)完成后直接燒寫在通信卡上，連接儀表卡即可使用，而設備描述開發(fā)多用于可視化在線調(diào)試時加載使用，它們之間的關系如圖 1 所示。

 

        各個階段使用的開發(fā)工具和編譯工具不同。 固件開發(fā)使用 Source Insight 開發(fā)， Green Hills 編譯， JLINK下載； CFF 文件使用文本開發(fā)、 DD 文件采用 DD Edit開發(fā)， DD_IDE 集成環(huán)境編譯，通過 NI-FBUS 加載。 按圖 1 進行調(diào)試環(huán)境配置并調(diào)試。

 

1.2 開發(fā)重點

        用戶應用程序基于協(xié)議棧實現(xiàn)雙 CPU 通訊和儀表與通訊卡之間的數(shù)據(jù)傳遞。 根據(jù)函數(shù)功能的不同劃分為兩部分：用戶執(zhí)行函數(shù)、轉(zhuǎn)換塊執(zhí)行函數(shù)。

 

1.2.1 用戶執(zhí)行函數(shù)

        用戶執(zhí)行程序主要任務是根據(jù)指令進行雙 CPU通訊，其具體流程（如圖 2 所示）：

        （ 1 ）與儀表卡進行初始化握手。

        （ 2 ）當握手成功后，分段讀取儀表參數(shù)（因為儀表參數(shù)地址不連續(xù)）。

        （ 3 ）當?shù)谝淮巫x取儀表參數(shù)完成后，進入等待狀態(tài)，同時檢測相應參數(shù)修改標志位是否改變，若改變則對參數(shù)下達修改命令進行修改，最后讀取循環(huán)變量參數(shù)，并刷新儀表參數(shù)。

 

1.2.2 轉(zhuǎn)換塊執(zhí)行函數(shù)

        轉(zhuǎn)換塊執(zhí)行函數(shù)任務是對轉(zhuǎn)換塊的模式進行計算、報警條件監(jiān)測、觸發(fā)報警后發(fā)送報警以及將儀表卡參數(shù)傳遞給轉(zhuǎn)換塊等。轉(zhuǎn)換塊執(zhí)行流程（如圖 3 所示）：

        （ 1 ）報警監(jiān)測以及發(fā)送 OS 報警。 判斷資源塊狀態(tài)和目標模式，當觸發(fā)報警后，調(diào)用 TB_ENTER_OS 函數(shù)進入 OS 模式，設置 BLOCK_ERR 參數(shù)為 OS ，清除報警信息并發(fā)送功能塊 OS 報警。 此時測量主值和次值狀況為 OS 狀態(tài)。

        （ 2 ）報警確認。 當 FBShell 接收到報警接收設備的報警確認后， 調(diào)用 FB_Alm_Comfirm 函數(shù)確認服務并設置報警參數(shù)。如將報警計數(shù)器減 1 ，設置報警參數(shù)的狀態(tài)為“激活 - 已經(jīng)發(fā)送”、“清除 - 已經(jīng)發(fā)送”或者“更新 - 已經(jīng)發(fā)送”。

        （ 3 ）退出 OS 報警。 當目標模式為 AUTO 模式時，功能塊退出 OS 模式，檢查靜態(tài)版本號，判斷是否需要發(fā)送事件更新報警， 并設置 BLOCK_ERR 參數(shù)清除OS 模式，將儀表參數(shù)傳遞給轉(zhuǎn)換塊參數(shù)。

 

2 下載與調(diào)試

        完成通訊卡開發(fā)后，使用 Green Hills Multi 集成開環(huán)境進行編譯，然后運行 make_round_release_bin.bat腳本文件連接 FBShell 庫和操作系統(tǒng)庫， 生成 bin 文件，將 bin 文件通過 JLink 下載至通訊卡上，最后連接儀表卡后使用在線組態(tài)調(diào)試工具 NI-FBUS 進行調(diào)試。

 

3 結(jié)語

        經(jīng)過 NI-FBUS 組態(tài)調(diào)試工具調(diào)試后，儀表卡與通訊卡之間通訊正常，并且可進行參數(shù)讀寫、參數(shù)傳遞、儀表地址修改、儀表校準等操作，這表明整體設計方案具有可行性。 這款 FF 壓力變送器將經(jīng)過認證進入實際應用中。