[发明专利]针刻印机的高速通信接入装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信技术，尤其涉及一种应用于针刻印机的高速通信接入装置。

背景技术

目前钢铁、冶金等大型企业都已装备上了PLC总线集成控制系统，所以在PLC总线上负载的设备需要符合其通信标准，Profibus-DP正是基于PLC总线的一种目前最流行的通信标准。开发带Profibus-DP接口的工业设备就能方便的接驳到应用了PLC的工业现场。

DP通信的开发主要有以下两种手段：

嵌入式控制器附加内部软件：嵌入式控制器UART口与PLC的DP的数据口直连，置于嵌入式控制器上的软件实现OSI中的链路层协议。此法的优点是产品硬件成本低、稳定性好。缺点是波特率不能根据现场环境自适应；调试难度很大，开发周期长；升级成本高，移植性差。

嵌入式控制器附加协议芯片：嵌入式控制器与协议芯片总线连接，协议芯片通过外围电路与PLC的DP口直连。通信机制是由协议芯片内部的寄存器完成，嵌入式控制器上的软件完成协议芯片内部设置和空间分配。此法的优点是波特率可以自适应；最大传输速度可达12M；可移植性较好。缺点是需要独立设计外围电路发挥DP强大的通信功能。

针刻印机主要应用在钢铁、冶金等流程工业，为物料作永久性的标记。所以开发能够融合DP接口的高速通信接入装置有迫切的需要。由此，我们设计了一种基于DP协议的物理层、数据链路层和部分应用层协议，因为DP通信使用的是周期性数据交换，IO数据长度必须保证GSD文件定义与ARM主控制器设定的一致。所以为了适应针刻印机不同帧数据长度的不同，在其上封装适用于针刻印机通信协议。以往的高速通信接入装置主要的缺点如下：

1)没有周到防静电设计不足应付恶劣工业环境。

2)485底层驱动采用三片光耦加总线收发器的形式，体积大、电流传输率不稳定，使用寿命短，功耗较高。

3)不重视EMC测试，对外部传导辐射大。

发明内容

本发明旨在提出一种带Profibus-DP接口的高速通信接入装置。

根据本发明，揭示了一种针刻印机的高速通信接入装置，包括：DP接口模块、RS485驱动模块、DP协议解析模块、主控模块、SPI接口模块和电源模块。

RS485驱动模块通过485差分信号传输线连接到DP接口模块。DP协议解析模块通过信号传输线连接到RS485驱动模块，DP协议解析模块集成了Profibus-DP协议。主控模块通过数据总线、地址总线和IO口连接到DP协议解析模块，主控模块固化底层DP协议程序，主控模块与DP协议解析模块之间的采用数据总线和地址总线分离的异步方式通信。SPI接口模块通过两路SPI总线连接到主控模块。电源模块连接到RS485驱动模块、DP协议解析模块和主控模块为这些模块供电。

在一个实施例中，该针刻印机的高速通信接入装置还包括高能静电防护器，跨接在DP接口模块和RS485驱动模块之间。

在一个实施例中，该高能静电防护器包括并联的第一支路和第二支路，第一支路包括串联的第一放电管、第一电阻和第一TVS管，第二支路包括串联的第二放电管、第二电阻和第二TVS管。其中的第一放电管和第二放电管的放电电压为470V，第一TVS管和第二TVS管的箝制电压为6.8V。

在一个实施例中，该针刻印机的高速通信接入装置还包括第一晶振限幅滤波器和第二晶振限幅滤波器，第一晶振限幅滤波器连接到DP协议解析模块，第二晶振限幅滤波器连接到主控模块。其中第一晶振限幅滤波器和第二晶振限幅滤波器各自包括一晶振模块，晶振模块的VCC脚连接有0Ω的电阻R3，VCC脚还通过电容C1连接到地，晶振模块的OUT脚上连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端作为晶振模块的输出信号XCLK，输出信号XCLK通过电容C2连接到地，电阻R4和电容C2组成RC滤波网络。

在一个实施例中，RS485驱动模块是磁隔离总线收发芯片。