基于80C166單片機PEC服務的PROFIBUS-FDL從站協議實現

摘要：在詳細分析西門子８０Ｃ１６６單片機ＰＥＣ服務工作機制和ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＤＬ幀格式的基礎上，提出了基于該種單片機ＰＥＣ服務機制的ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＤＬ從站協議的實現方法，并在實際工作中得到成功應用。

    關鍵詞：８０Ｃ１６６ ＰＥＣ服務 ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＤＬ

當前工業設備制造技術正向高性能、專用化、分布式、網絡化方向發展。以前，大量使用ＰＬＣ實現的控制系統，實踐證明雖然安全可靠，但由于ＰＬＣ本身的技術原因，很難達到更快速的實時控制要求?它們正被高性能的嵌入式專用控制器替代。這種專用控制器的設計，可以進一步提高設備的控制性能；引入現場總線技術，保證專用控制器的系統可集成性，以適應當前分布式、網絡化的應用趨勢。

本文是在研制棒材生產線飛剪的專用控制器時涉及的一個子課題。為保證該控制器能與現有ＰＬＣ網連接以及與遠程操作站通信，在幾乎不增加硬件的基礎上，利用核心ＣＰＵ——西門子８０Ｃ１６６所具有的一個類似ＤＭＡ的功能高效率地實現ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＦＤＬ從站協議。

１ 西門子８０Ｃ１６６單片機

８０Ｃ１６６單片機是西門子Ｃ１６６系列１６位嵌入式微控制器的第一代產品。其體系結構如圖１所示。它結合ＲＩＳＣ處理器的優點，克服了ＣＩＳＣ處理器在嵌入式應用中的瓶頸；在２５ＭＨｚ時鐘頻率下，可達到１２．５ＭＩＰＳ，幾乎所有的指令執行時間小于８０ｎｓ；在指令處理上，采用四級指令流水線管道結構；在存儲管理上，統一線性地址空間可達２５６ＫＢ，具有段?代碼?、頁?數據?式管理機制；采用寄存器池，上下文切換時間只要８０ｎｓ；１６位乘法４００ｎｓ，３２位除法８００ｎｓ，中斷響應時間最慢４００ｎｓ；外部事件控制器ＰＥＣ服務具有類似ＤＭＡ的功能，可實現存儲器與外設之間的高速數據傳輸；豐富的在片外設：１ＫＢ ＲＡＭ、１０路Ａ／Ｄ、７６路Ｉ／Ｏ、７個定時器／計數器、１６個比較／捕獲單元、２個串行通信接口、在片的ＷＡＴＣＨＤＯＧ等。

圖1 西門子80C166體系結構

２ ８０Ｃ１６６的ＰＥＣ服務

２．１ ８０Ｃ１６６的ＰＥＣ服務機制

ＰＥＣ是外部事件控制器的英文縮寫。ＰＥＣ服務是８０Ｃ１６６提供的一種特殊數據傳輸機制。其目的是在原有的中斷控制器基礎上，用較小的硬件代價、盡可能少占用處理機周期實現內存與外部設備的快速數據交換?類似ＤＭＡ，但無需專用的ＤＭＡ控制器?。８０Ｃ１６６有８路ＰＥＣ服務通道。用ＰＥＣ服務進行一次數據傳輸，僅占用處理機一個機器周期?２０ＭＨｚ時１００ｎｓ，且不影響當前程序的執行。

２．２ ＰＥＣ服務的工作過程

通常，當普通中斷事件發生時，系統將保存當前ＣＰＵ狀態ＰＳＷ和程序的地址；然后，根據不同的中斷源，進行上下文切換，裝載相應的中斷矢量，執行相應的中斷服務程序；執行完后，恢復被中斷程序的上下文，繼續執行被中斷程序。

對于某一ＰＥＣ服務

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