用单片机设计现场总线转换网桥

;;; 摘要：讨论工业控制系统设备连接转换网桥的基本概念和工业控制系统对网桥的基本要求。在此基础上，提出转换网桥和网络转换的概念，并给出工业控制系统和现场总线技术对网桥和网络转换的基本要求。通过讨论，提出用MC68HC05C8设计的三种总线系统连接类型，并针对这三种连接类型，提出网桥模块和网络转换的基本结构。 ;;; 关键词：现场总线 通信 工业控制 网桥 近年来随着现场总线技术的进步与发展，出现了工业控制系统连接网桥的概念以及相应的产品。应当说，网桥概念和产品的出现标志着解决“开放式”系统问题的开始，同时也是彻底实现信息化现场总线技术的开始。 目前，工业控制现场总线中的网桥设备所起的作用，是实现不同信号传输模式设备之间的连接，特别是物理层的连接；但网桥决不仅仅是一个物理接口转换器，还必须具有通信协议转换的功能。根据现场总线技术内容以及工业控制系统通信结构[1]，本文提出工业控制系统网桥必须实现的基本功能，这些功能实际上也就是工业控制系统对总线网桥的基本要求。

;;; 物理接口的转换主要是实现信号模式转换，同时也是通信协议转换的基础。在物理接口转换的基础上，通信协议转换提供了不同总线之间的数据连接和通信模式等的转换。这三个转换功能中操作信息转换功能的实现是最复杂的，一般需要专用的转换控制平台才能实现。 本文根据对网桥基本技术要求的讨论，设计三种网桥实现的方案。这三种网桥方案实际上也是控制系统信息网络转换的基本设备[2]。 1 转换网桥的基本概念 对使用不同现场总线技术的一个控制系统，可将其相互之间的连接分为如下3种类型： （1）松散型。这种类型的连接是指需要连接的各现场总线系统相互独立，并且相互之间不需要控制信息严格实时处理，仅需要传递一些系统信息。这种类型的连接比较容易实现，只要把两个系统分别与信息系统连接，再设置相应的管理平台即可。

;;; (2)紧密型。如果在同一控制系统中，使用了分属两种不同总线技术的设备，这时就叫作紧密型连接。紧密型连接的特点是设备相互独立，而系统必须实现统一总线结构。毫无疑问，紧密型连接中就必须使用专用网桥。 （3）相关型。把原有的两个或多个各自独立的控制系统连接在一起，从而形成新的、完整的控制系统，这种连接类型就叫作相关型连接。相关型连接的特点是设备总线形成分组形式，这时将需要专用的网桥。由此可知，相关型是一种与紧密型十分相似的连接类型。 从上述3种连接类型中可以看出，除松散型之外，均须使用专用的网桥实现总线连接。此外，对于没有使用现场总线技术的设备，当与现场总线系统连接或自行连接成总线系统时，也需要专用的网桥设备。 根据前面讨论的现场总线技术内容以及工业控制系统通信结构，可以提出工业控制系统网桥必须实现的基本功能。这些功能的提出，就是工业控制系统对总线网桥的基本要求： （1）具有物理接口转换功能；