PROFIBUS DP总线I/O设备的开发研究
总线i/o是现场总线远程i/o的简称，是基于现场总线控制系统fcs中的主要设备，profibus-dp是总线i/o的主流通信协议。一个总线i/o设备可能需要多种总线接口，对于设备的开发人员来讲，他们专注于设备功能单元的核心技术，如果让他们从头开发各种通信接口，势必会分散设备开发人员的精力，增加开发成本和开发周期。
总线i/o的主要功能分为输入、输出两部分。输入是采集现场模拟信号（如4~20 ma）和开关量信号（如24 v dc）转换成为数字量并按照通信协议传送到现场总线。输出是将现场总线通信数据转换成模拟输出和开关量输出。profibus-dp总线i/o设备以从站的形式存在。
本文介绍如何使用xgate-dps软件库设计设备软件。通过下面的介绍，您可以快速地让您的设备具有思想，最终成为一个功能完整的设备。
1 xgate-dps软件库结构
xgate-dps系列模块都提供了软件库，用户使用该软件库可以快速开发出设备软件。图1是该软件库的结构图，整个软件架构将xgate-dps的资源展示给用户，这些资源包括输入数据、输出数据、用户参数数据、配置数据、诊断数据等等。图中，灰色背景部分表示需要用户编程。软件库针对8051、arm平台做了硬件相关的接口驱动，一般不需要做任何更改，如果使用新的硬件平台， 用户需要修改uart驱动。
软件库自行完成uart数据传输控制、命令发送和接收及相关分析处理，即图中的xgate数据处理部分；在xgate数据处理的上层，提供了用户接口函数api,用户使用这些函数完成对xgate-dps的操作；一些基于事件的操作，如dp-v1的读写和数据传输请求，xgate数据处理将通过回调方式获取应答和处理；用户应用程序app可以直接访问xgate资源，但是，必须使用api来更新这些资源。
2 xgate-dps软件设计步骤
用户使用该软件库对xgate-dps10的操作其实就是完成回调函数、使用api更新资源、访问资源数据。整个设计遵循图2所示的5个步骤，每个步骤需要完成的工作在图中作了注释，其中，大多数场合不需要步骤3;在不使用dp-v1的情况下步骤4几乎也是可以忽略的。
3 总线i/o设备的gsd文件
gsd文件是设备描述文件，当一个设备确定了其功能和参数后，gsd文件也就确定了。设备的gsd文件一般是通过修改示例gsd文件生成，示例gsd文件中的大部分关键字和参数已经确定而不需要修改。本例中修改示例如下：
修改的内容一部分是设备的名称、序列号等信息，另一部分是设备组态数据和用户参数数据部分。设备组态数据指示了设备的输入输出大小，决定了通信数据结构，组态数据的设置可以查看xgate-dps10数据手册的附录；用户参数数据是为了限定或指示设备数据的范围或意义的，更详细的信息请参考《xgate-dps10数据手册》。
4 app设计及回调函数
软件库提供了demo示例代码，一个软件库基础操作单元如图3所示。
在使用软件包前，首先要配置cfg.h头文件的宏定义，这包括与硬件相关的寄存器、缓冲区大小、设备属性等的定义。
使用软件包，用户没有必要去考虑如何与模块通信，也不必了解profibus技术细节，只需要关心设备功能的实现及如何组织数据。一个典型的前后台用户程序框图如图4所示。
软件包中有两个非常重要的函数dataupdate（）和recvprocess（），调用这两个函数实现数据的交换。接收到的交换数据在sys.out_data[]数组中，要发送的数据需要放到sys.in_data[]中。例如：
放到sys数组中的数据顺序与gsd文件描述的设备信息顺序是一致的。在本例中，8位开关输入量在sys.in_data[0]中，而16位（2 b）计数器占用sys.in_data[1…2];8位开关输出在sys.out_data[0]中。来自主站的用户参数数据放在sys.user_para[]数组中，用户可以根据这些数据的意义设置设备相关功能。
xgate-dps10支持用户诊断，用户可以调用setdiag_channel（）、setdiag_identifier（）、setdiag_device（）等函数来完成用户诊断的发送，在发送这些诊断前，需要将诊断信息赋值到定义好的结构体中，例如：
当xgate-dps收到dp-v1读写请求，也将产生一个中断，软件库将调用相应的回调函数。在这些回调函数中应首先判断访问的slot_num、index的合法性，基本格式如下：
profibus-dp从站应用广泛，使用通信接口模块来开发总线i/o设备可以有效地缩短开发周期、节省成本投入，并在可靠性上得到保障。xgate-dps10符合大多数应用场合，其高可靠性、方便性、低成本性使其成为开发dp从站设备的首选。
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本文介绍如何使用xgate-dps软件库设计设备软件。通过下面的介绍，您可以快速地让您的设备具有思想，最终成为一个功能完整的设备。
1 xgate-dps软件库结构
xgate-dps系列模块都提供了软件库，用户使用该软件库可以快速开发出设备软件。图1是该软件库的结构图，整个软件架构将xgate-dps的资源展示给用户，这些资源包括输入数据、输出数据、用户参数数据、配置数据、诊断数据等等。图中，灰色背景部分表示需要用户编程。软件库针对8051、arm平台做了硬件相关的接口驱动，一般不需要做任何更改，如果使用新的硬件平台， 用户需要修改uart驱动。
软件库自行完成uart数据传输控制、命令发送和接收及相关分析处理，即图中的xgate数据处理部分；在xgate数据处理的上层，提供了用户接口函数api,用户使用这些函数完成对xgate-dps的操作；一些基于事件的操作，如dp-v1的读写和数据传输请求，xgate数据处理将通过回调方式获取应答和处理；用户应用程序app可以直接访问xgate资源，但是，必须使用api来更新这些资源。
2 xgate-dps软件设计步骤
用户使用该软件库对xgate-dps10的操作其实就是完成回调函数、使用api更新资源、访问资源数据。整个设计遵循图2所示的5个步骤，每个步骤需要完成的工作在图中作了注释，其中，大多数场合不需要步骤3;在不使用dp-v1的情况下步骤4几乎也是可以忽略的。
3 总线i/o设备的gsd文件
gsd文件是设备描述文件，当一个设备确定了其功能和参数后，gsd文件也就确定了。设备的gsd文件一般是通过修改示例gsd文件生成，示例gsd文件中的大部分关键字和参数已经确定而不需要修改。本例中修改示例如下：
修改的内容一部分是设备的名称、序列号等信息，另一部分是设备组态数据和用户参数数据部分。设备组态数据指示了设备的输入输出大小，决定了通信数据结构，组态数据的设置可以查看xgate-dps10数据手册的附录；用户参数数据是为了限定或指示设备数据的范围或意义的，更详细的信息请参考《xgate-dps10数据手册》。
4 app设计及回调函数
软件库提供了demo示例代码，一个软件库基础操作单元如图3所示。
在使用软件包前，首先要配置cfg.h头文件的宏定义，这包括与硬件相关的寄存器、缓冲区大小、设备属性等的定义。
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软件包中有两个非常重要的函数dataupdate（）和recvprocess（），调用这两个函数实现数据的交换。接收到的交换数据在sys.out_data[]数组中，要发送的数据需要放到sys.in_data[]中。例如：
放到sys数组中的数据顺序与gsd文件描述的设备信息顺序是一致的。在本例中，8位开关输入量在sys.in_data[0]中，而16位（2 b）计数器占用sys.in_data[1…2];8位开关输出在sys.out_data[0]中。来自主站的用户参数数据放在sys.user_para[]数组中，用户可以根据这些数据的意义设置设备相关功能。
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