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 引言

        基金會現場總線（ FF ）是一種全數字化、串行的、雙向的、多站點式的通訊系統。它以 ISO/OSI 模型為基礎，取 OSI 的物理層、數據鏈路層、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、子系統集成、高密度數據生成，并支持數據服務器。本文針對#新一代PDS8 壓力變送器開發相應的 H1-FF 通信卡軟件部分。

 

1 軟件設計

        利用中科博微提供的協議棧基于 AT91SAM7 系列 MPU 進行開發， 采用 NUCLEUS plus 操作系統平臺。 在已經開發好了的底層接口和協議棧的物理層、鏈路層、網絡層上，開發其應用層。 硬件平臺同期正在開發中，預計與軟件開發同時完成。 儀表卡采用測控公司#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 通訊的開發即可。 雙卡之間采用串行通押么完成信息傳遞，由通訊卡完成與 FF 總線的通訊，從而使 PDS8 變送器具備總線現場儀表的基本功能。

 

1.1 開發流程

        通訊卡軟件開發分為固件開發和設備描述開發。

 

        固件開發主要創建通訊卡各功能塊，并定義轉換塊結構體、視圖對象、塊參數描述表，編寫讀寫函數、報警函數、模式轉換函數等，然后采用某種協議與儀表卡進行數據通訊。

 

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

 

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

 

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

 

1.2 開發重點

        用戶應用程序基于協議棧實現雙 CPU 通訊和儀表與通訊卡之間的數據傳遞。 根據函數功能的不同劃分為兩部分：用戶執行函數、轉換塊執行函數。

 

1.2.1 用戶執行函數

        用戶執行程序主要任務是根據指令進行雙 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（因為儀表參數地址不連續）。

        （ 3 ）當地衣次讀取儀表參數完成后，進入等待狀態，同時檢測相應參數修改標志位是否改變，若改變則對參數下達修改命令進行修改，#后讀取循環變量參數，并刷新儀表參數。

 

1.2.2 轉換塊執行函數

        轉換塊執行函數任務是對轉換塊的模式進行計算、報警條件監測、觸發報警后發送報警以及將儀表卡參數傳遞給轉換塊等。轉換塊執行流程（如圖 3 所示）：

        （ 1 ）報警監測以及發送 OS 報警。 判斷資源塊狀態和目標模式，當觸發報警后，調用 TB_ENTER_OS 函數進入 OS 模式，設置 BLOCK_ERR 參數為 OS ，清除報警信息并發送功能塊 OS 報警。 此時測量主值和次值狀況為 OS 狀態。

        （ 2 ）報警確認。 當 FBShell 接收到報警接收設備的報警確認后， 調用 FB_Alm_Comfirm 函數確認服務并設置報警參數。如將報警計數器減 1 ，設置報警參數的狀態為“激活 - 已經發送”、“清除 - 已經發送”或者“更新 - 已經發送”。

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

 

2 下載與調試

        完成通訊卡開發后，使用 Green Hills Multi 集成開環境進行編譯，然后運行 make_round_release_bin.bat腳本文件連接 FBShell 庫和操作系統庫， 生成 bin 文件，將 bin 文件通過 JLink 下載至通訊卡上，#后連接儀表卡后使用在線組態調試工具 NI-FBUS 進行調試。

 

3 結語

        經過 NI-FBUS 組態調試工具調試后，儀表卡與通訊卡之間通訊正常，并且可進行參數讀寫、參數傳遞、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 壓力變送器將經過認證進入實際應用中。