基金会现场总线压力测量系统的设计

4、FF总线PC接口卡的设计

　　上位PC机与FF现场总线无法直接相连而实现它们之间的信息交换，所以必须设计FF总线PC接口卡来满足它们之间互相通信的要求。图3即为本部分的设计简图，它主要由双口RAM芯片IDT7142、单片机INTEL80188、通信控制芯片FB3050和媒体访问子层四个

　　部分构成。本部分设计采用嵌入式控制中最常见的INTEL80188CPU作为接口卡上的CPU，INTEL80188提供20条地址总线，存储器寻址空间为1MB，I/O最大寻址空间为64KB（16位地址线），片内还集成了一套中断控制器、两路DMA控制器、三个16位定时器、六条可编程的存储器片选线、七条可编程的I/O接口片选线，对嵌入式控制线路的设计非常方便。在接口卡CPU与PC机CPU通信方面采用的是双口RAM方式，因为这种方式可使两边的CPU在数据块级同步。

5、媒体访问单元的设计

　　媒体访问单元（MAU）是FF智能压力变送器和上位PC机能否实现正常通信的重要组成部分，它的功能是发送和接收符合FF规范的物理信号。其中FF总线信号的接收部分工作原理为：FF总线信号经过三绕组变压器传送给由运放OP439构成10～40KHZ的带通滤波器进行滤波处理，然后处理过后的信号传送给由运放OP942构成的电压比较器来完成信号整形，比较器整形后输出一个比较干净的数字信号给FB3050的PI_PHPDU引脚，这样就完成了对FF总线信号的接收。而需要发送的信号则是通过由四个74HC126差分驱动器构成的总线驱动发送到FF总线上去的。四个74HC126分成两组，每组内的两个74HC126的输入端连接在一起，然后两组的输入端由反向器相连接后接FB3050的PO_PHPDU引脚，而四个74HC126的允许端全部连接在一起后接FB3050的控制信号PO_TACT信号。还有，图4中的电容C1和C2是为了隔直而使用的，R1和C3构成终端匹配器，R9、R10是限流电阻。

6、系统软件设计

　　本系统的软件设计主要由相同设计思想的两个部分组成：上位PC机与基金会现场总线之间通信系统软件设计和FF智能压力变送器与基金会现场总线之间通信系统软件设计。在这里我就以上位PC机与基金会现场总线之间通信系统软件设计为例说明此系统的软件设计。本部分设计的主要思路是：当现场总线上有信号时，信号先通过媒体访问单元由FB3050接收并传送给PC接口卡上的接收缓冲区，然后通过INTEL80188进行选择后再通过PC_ISA总线接口传送给PC机应用程序处理;反之，上位PC机需要发送控制信息时则是通过相反的方式进行发送。具体的软件设计简图如图5。

7、结束语

　　随着各种现场总线技术的越来越成熟，它们的应用也越来越广泛，而现在所使用的DCS也将逐步为FCS所替代。作为几种比较有影响力总线协议的FF总线更是凸现它的优势,所以基于FF总线技术的测量系统也将越来越被人们所青睐，这个方面研究也就非常有价值。

　　本文作者创新点在于将FF现场总线协议规范融合到仪器仪表的设计中，实现了总线上的压力变送器与上位控制计算机之间的全数字通信，代替了其他一些总线中模拟信号的存在，降低了受干扰的几率，大大提高了总线上传输的可靠性，让整套压力测量系统适应更加恶劣的测量环境，具有很大的现实意义。