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WorldFip-现场总线的又一颗新星


综上所述,三层协议一共在有用信息两端增加了8个字节。当速率为1M时,帧与帧之间的间隔可设定在10~70μS之间。如果每个数据都是8字节,有用通量在200K~300 Kbit/s之间。如果数据长度为128字节,有用通量可达800K bit/s。

    在1M速率下,如果扫描周期为10mS。假设5mS用于周期性同步和异步数据,5mS用于传送信息包,则5mS中可以扫描23个8字节变量或4个128字节变量。如果网上真的有250个用户站,每站有16个变量,即总共4000个变量,一半的时间留给消息包传输,则一次扫描约需要2秒。

四、 WorldFip总线典型器件

    1、 用于总线仲裁器的典型IC是VLSI公司的FullFip2。这是一个84引脚的芯片,使用时需要外扩独享存储器(Private memory)。有最多2M寻址空间,可主管最多4000个用户站,6万个以上变量。考虑到上述扫描周期不宜太长,用户站不可能这么多。

    该芯片可方便地与Intel CPU或Motorola 单片机接口。可设计成PC机内的一块总线仲裁

卡,也可以方便地与Motorola 16/32位单片机接口,例如MC68HC3XX、MC68HC16等。

    FullFip2与WorldFip的连接是通过总线驱动器经变压器耦合实现的。

    FullFip2主要用于总线仲裁,也可用于用户站。FullFip2内部有近100个寄存器,编程时较为复杂。一些公司提供C语言的函数库用于总线仲裁器的编程与开发。

    2、 MicroFip是一种低价位、用于用户站的IC,也是VLSI产品。对于I/O端口≤16的用户站,MicroFip可独立工作(Stand alone 方式)。用户事先定义的,网络故障时各输出端口应该输出的值、初值等参数可远程下载。这是一个100引脚的表面贴芯片。

    作为单片机接口芯片,它可以方便地与8051、68HC11/12/16等单片机接口,此时该用户站可处理16个变量(生产者或消费者)。由于片内有512字节的变量缓冲区,每个数据变量的大小可为n×8字节(0≤n≤7)。而最长的消息包可以大到256字节。

    3、 总线驱动与变压器。WorldFip用的总线驱动器与其它总线驱动器的不同之处在于,除了实现曼彻斯特编码、解码功能之外,它还提供总线监听与看门狗功能,这为总线的热备份、总线冗余提供了方便,提高了总线的安全性。

    总线驱动芯片是一个28引脚的表面贴芯片。

    变压器用于驱动器与传输介质的隔离,驱动器与变压器之间应加上保护与抗干扰措施。

    符合WorldFip协议的芯片还有一些,如FIPIU2、FIPCOI等。不在此详述。

五、 开发工具

    除一些公司提供用于FullFip2和MicroFip编程的C语言程序库以外,最值得一提的是WorldFip协议分析器。其硬件是插在PC机内的一块卡。用于采集WorldFip网线上的信号。软件名为Fip Watcher。在Windows下运行。开发者给定触发条件以后,Fip Watcher在屏幕上显示数据包的内容和每个数据包之间的时间关系。这个工具硬件相当简单,而使用起来比示波器、逻辑分析仪都方便、直观,价格也便宜许多。

    另外,一些公司还提供开发散件,包括主要控制器芯片,驱动器芯片,变压器等。也有PC机上的演示板,用于总线仲裁器。或者一块PC 机上的卡,使某一PC机成为一个用户站。还有以MicroFip芯片加驱动、变压器耦合等三部分组成的评估板可供使用。该板可单独使用,也可以方便地与Intel 8051或各种Motorola 单片机接口。

六、 目前存在的一些问题和应用前景

    由于WorldFip的发展经历了一个十余年的发展过程,而最终被国际上认可成为国际标准还是最近几年的事。各公司都声称支持WorldFip现场总线协议,而不少公司使用的是他们自己设计的专用芯片。使用的类似标准有Fip、FipIO等等。如果全部使用某公司的产品,一般不会有什么问题。这些公司还提供上层的编程工具等。如果同时使用两家不同公司的产品,或将根据WorldFip协议自行开发的设备连入从某公司购得的网络,则会出现数据格式不一致,不能接入的问题。

    在大型强子对撞机工程中,欧洲核子研究中心希望购买施耐德公司的PLC,用于总线仲裁,而用户站则将根据需要自行开发,结果出现了上述问题。目前此类问题正在解决之中。

    由于WorldFip现场总线依照工业控制系统的要求,不但严格定义了通信协议,也严

《WorldFip-现场总线的又一颗新星(第2页)》
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