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基于80C166單片機(jī)PEC服務(wù)的PROFIBUS-FDL從站協(xié)議實(shí)現(xiàn)
摘要：在詳細(xì)分析西門(mén)子８０Ｃ１６６單片機(jī)ＰＥＣ服務(wù)工作機(jī)制和ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＤＬ幀格式的基礎(chǔ)上，提出了基于該種單片機(jī)ＰＥＣ服務(wù)機(jī)制的ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＤＬ從站協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，并在實(shí)際工作中得到成功應(yīng)用。關(guān)鍵詞：８０Ｃ１６６ ＰＥＣ服務(wù) ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＤＬ
當(dāng)前工業(yè)設(shè)備制造技術(shù)正向高性能、專(zhuān)用化、分布式、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。以前，大量使用ＰＬＣ實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)，實(shí)踐證明雖然安全可靠，但由于ＰＬＣ本身的技術(shù)原因，很難達(dá)到更快速的實(shí)時(shí)控制要求?它們正被高性能的嵌入式專(zhuān)用控制器替代。這種專(zhuān)用控制器的設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步提高設(shè)備的控制性能；引入現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，保證專(zhuān)用控制器的系統(tǒng)可集成性，以適應(yīng)當(dāng)前分布式、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用趨勢(shì)。
本文是在研制棒材生產(chǎn)線飛剪的專(zhuān)用控制器時(shí)涉及的一個(gè)子課題。為保證該控制器能與現(xiàn)有ＰＬＣ網(wǎng)連接以及與遠(yuǎn)程操作站通信，在幾乎不增加硬件的基礎(chǔ)上，利用核心ＣＰＵ——西門(mén)子８０Ｃ１６６所具有的一個(gè)類(lèi)似ＤＭＡ的功能高效率地實(shí)現(xiàn)ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＤＬ從站協(xié)議。
１ 西門(mén)子８０Ｃ１６６單片機(jī)
８０Ｃ１６６單片機(jī)是西門(mén)子Ｃ１６６系列１６位嵌入式微控制器的第一代產(chǎn)品。其體系結(jié)構(gòu)如圖１所示。它結(jié)合ＲＩＳＣ處理器的優(yōu)點(diǎn)，克服了ＣＩＳＣ處理器在嵌入式應(yīng)用中的瓶頸；在２５ＭＨｚ時(shí)鐘頻率下，可達(dá)到１２．５ＭＩＰＳ，幾乎所有的指令執(zhí)行時(shí)間小于８０ｎｓ；在指令處理上，采用四級(jí)指令流水線管道結(jié)構(gòu)；在存儲(chǔ)管理上，統(tǒng)一線性地址空間可達(dá)２５６ＫＢ，具有段?代碼?、頁(yè)?數(shù)據(jù)?式管理機(jī)制；采用寄存器池，上下文切換時(shí)間只要８０ｎｓ；１６位乘法４００ｎｓ，３２位除法８００ｎｓ，中斷響應(yīng)時(shí)間最慢４００ｎｓ；外部事件控制器ＰＥＣ服務(wù)具有類(lèi)似ＤＭＡ的功能，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器與外設(shè)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸；豐富的在片外設(shè)：１ＫＢ ＲＡＭ、１０路Ａ／Ｄ、７６路Ｉ／Ｏ、７個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、１６個(gè)比較／捕獲單元、２個(gè)串行通信接口、在片的ＷＡＴＣＨＤＯＧ等。
圖1 西門(mén)子80C166體系結(jié)構(gòu)
２ ８０Ｃ１６６的ＰＥＣ服務(wù)
２．１ ８０Ｃ１６６的ＰＥＣ服務(wù)機(jī)制
ＰＥＣ是外部事件控制器的英文縮寫(xiě)。ＰＥＣ服務(wù)是８０Ｃ１６６提供的一種特殊數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。其目的是在原有的中斷控制器基礎(chǔ)上，用較小的硬件代價(jià)、盡可能少占用處理機(jī)周期實(shí)現(xiàn)內(nèi)存與外部設(shè)備的快速數(shù)據(jù)交換?類(lèi)似ＤＭＡ，但無(wú)需專(zhuān)用的ＤＭＡ控制器?。８０Ｃ１６６有８路ＰＥＣ服務(wù)通道。用ＰＥＣ服務(wù)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，僅占用處理機(jī)一個(gè)機(jī)器周期?２０ＭＨｚ時(shí)１００ｎｓ，且不影響當(dāng)前程序的執(zhí)行。
２．２ ＰＥＣ服務(wù)的工作過(guò)程
通常，當(dāng)普通中斷事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)將保存當(dāng)前ＣＰＵ狀態(tài)ＰＳＷ和程序的地址；然后，根據(jù)不同的中斷源，進(jìn)行上下文切換，裝載相應(yīng)的中斷矢量，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序；執(zhí)行完后，恢復(fù)被中斷程序的上下文，繼續(xù)執(zhí)行被中斷程序。
對(duì)于某一ＰＥＣ服務(wù)
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