AMBA、AHB、APB总线简介作者adamzhao日期2006-11-1619:33:00
AMBA简介
随着深亚微米工艺技术日益成熟，集成电路芯片的规模越来越大。数字IC从基于时序驱动的设计方法，发展到基于IP复用的设计方法，并在SOC设计中得到了广泛应用。在基于IP复用的SoC设计中，片上总线设计是最关键的问题。为此，业界出现了很多片上总线标准。其中，由ARM公司推出的AMBA片上总线受到了广大IP开发商和SoC系统集成者的青睐，已成为一种流行的工业标准片上结构。AMBA规范主要包括了AHB(Advanced High performance Bus)系统总线和APB(Advanced Peripheral Bus)外围总线。
AMBA片上总线
AMBA2.0规范包括四个部分：AHB、ASB、APB和Test Methodology。AHB 的相互连接采用了传统的带有主模块和从模块的共享总线，接口与互连功能分离，这对芯片上模块之间的互连具有重要意义。AMBA已不仅是一种总线，更是一种带有接口模块的互连体系。下面将简要介绍比较重要的AHB和APB总线。
基于AMBA的片上系统
一个典型的基于AMBA总线的系统框图如图３所示。
大多数挂在总线上的模块(包括处理器)只是单一属性的功能模块：主模块或者从模块。主模块是向从模块发出读写操作的模块，如CPU，DSP等；从模块是接受命令并做出反应的模块，如片上的RAM，AHB／APB桥等。另外，还有一些模块同时具有两种属性，例如直接存储器存取(DMA)在被编程时是从模块，但在系统读传输数据时必须是主模块。如果总线上存在多个主模块，就需要仲裁器来决定如何控制各种主模块对总线的访问。虽然仲裁规范是AMBA总线规范中的一部分，但具体使用的算法由RTL设计工程师决定，其中两个最常用的算法是固定优先级算法和循环制算法。AHB总线上最多可以有16个主模块和任意多
个从模块，如果主模块数目大于16，则需再加一层结构(具体参阅ARM公司推出的Multi-layer AHB规范)。APB桥既是APB总线上唯一的主模块，也是AHB系统总线上的从模块。其主要功能是锁存来自AHB系统总线的地址、数据和控制信号，并提供二级译码以产生APB外围设备的选择信号，从而实现AHB协议到APB 协议的转换。
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AHB简介
AHB主要用于高性能模块(如CPU、DMA和DSP等)之间的连接，作为SoC 的片上系统总线，它包括以下一些特性：单个时钟边沿操作；非三态的实现方式；支持突发传输；支持分段传输；支持多个主控制器；可配置32位~128位总线宽度；支持字节、半字节和字的传输。AHB系统由主模块、从模块和基础结构(Infrastructure)3部分组成，整个AHB总线上的传输都由主模块发出，由从模块负责回应。基础结构则由仲裁器(arbiter)、主模块到从模块的多路器、从模块到主模块的多路器、译码器(decoder)、虚拟从模块(dummy Slave)、虚拟主模块(dummy Master)所组成。其互连结构如图1所示。
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APB简介
APB主要用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART、1284等，它的总线架构不像AHB支持多个主模块，在APB里面唯一的主模块就是APB桥。其特性包括：两个时钟周期传输；无需等待周期和回应信号；控制逻辑简单，只有四个控制信号。APB上的传输可以用如图２所示的状态图来说明。
1)系统初始化为IDLE状态，此时没有传输操作，也没有选中任何从模块。
2)当有传输要进行时，PSELx＝1，PENABLE＝0，系统进入SETUP状态，并只会在SETUP状态停留一个周期。当PCLK的下一个上升沿时到来时，系统进入ENABLE状态。
3)系统进入ENABLE状态时，维持之前在SETUP状态的PADDR、PSEL、PWRITE不变，并将PENABLE置为1。传输也只会在ENABLE状态维持一个周期，在经过SETUP与ENABLE状态之后就已完成。之后如果没有传输要进行，就进入IDLE状态等待；如果有连续的传输，则进入SETUP状态。
DMA
Direct Memory Access(存储器直接访问)。这是指一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和存储器之间直接读写数据，既不通过CPU，也不需要CPU干预。整个数据传输操作在一个称为"DMA控制器"的控制下进行的。CPU除了在数据传输开始和结束时做一点处理外，在传输过程中CPU可以进行其他的工作。这样，在大部分时间里，CPU和输入输出都处于并行操作。因此，使整个计算机系统的效率大大提高。DMA的概念:DMA是在专门的硬件(DMA)控制下，实现高速外设和主存储器之间自动成批交换数据尽量减少CPU干预的输入/输出操作方式。通常有两种方式:◎独占总线方式◎周期挪用方式(2)DMA的组成:◎主存地址寄存器◎数据数量计数器◎DMA的控制/状态逻辑◎DMA请求触发器◎数据缓
冲寄存器◎中断机构(3)DMA的传送数据的过程:由三个阶段组成◎传送前的预处理:由CPU完成以下步骤向DMA卡送入设备识别信号，启动设备，测试设备运行状态，送入内存地址初值，传送数据个数，DMA的功能控制信号。◎数据传送:在DMA卡控制下自动完成◎传送结束处理DMA卡上应包括通用接口卡的全部组成部分,并多出如下内容:主存地址寄存器，传送字数计数器，DMA控制逻辑，DMA请求，DMA响应，DMA工作方式，DMA优先级及排队逻辑等一次完整的DMA传送过程:DMA预处理，CPU向DMA 送命令,如DMA方式，主存地址，传送的字数等，之后CPU执行原来的程序DMA控制在I/O设备与主存间交换数据:准备一个数据,向CPU发DMA请求,取得总线控制权，进行数据传送，修改卡上主存地址，修改字数计数器内且检查其值是否为零,不为零则继续传送，若已为零，则向CPU发中断请求.DMA技术的弊端:因为DMA允许外设直接访问内存，从而形成对总线的独占。这在实时性强的硬实时系统的嵌入式开发中将会造成中断延时过长。这在军事等系统中是不允许的。
电气工程学院 通信与现场总线课程设计
目录 一：设计任务 (4) 理想模型： (4) 实验中用到的任务模型 (5) 二：力控软件平台建立的实验模型 (5) 三、实验设备与仪器 (6) 四、设计思路与过程 (6) 五、调试和功能 (13) 六、联机调试：C/S方式的远程控制 (26) 七、课设总结与心得 (29)
（一）本次课程设计题目： 通过三维力控组态软件实现对搅拌罐的网络控制 （二）主要容及要求 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 独立完成，承担系统设计、系统分析、组态软件的学习与编程、网络系统调试等任务，要求提供最终的解决程序（验收）和相关文件，并以报告论文方式说明实现的思路及工程应用前景。 （三）进度安排： （1）在第一次课堂上了解并知道了Forecontrol V6.1软件的初步使用。 （2）根据相关资料，熟悉并设计并完成客户端组态软件的实际工艺流程界面界面的绘制。 （3）对搅拌罐工程相关控制进行了编程。 （4）熟悉服务器端通信参数的要求，完成C/S的网络控制。 （4）3月30日在实验室完成整个系统的软件调试及最后联机调试。 （5）撰写设计报告。
通过三维力控组态软件实现 对搅拌罐的网络控制 一：设计任务 在组态软件Forecontrol V6.1平台上，通过工业以太网，分别以C/S方式(客户端/服务器)及B/S方式（浏览器/服务器）完成对SIEMENS的可编程序控制器通过工业现场总线PROFIBUS方式与2台SIEMENS MM440变频器控制的三相异步电机的实际工程平台，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 本次课程设计中，我们主要运用了C/S（客户端/服务器）方式，实现对搅拌罐PLC控制系统（含本地控制和远程控制）的网络控制。 理想模型：
航空航天数据总线技术发展综述（一） 70年代以来，随着微电子、计算机、控制论的发展，使得航空电子系统的 发展更为迅速。1980年美国专门制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准，使数据总线更加规范化。目前自动化程度较高的军、民用飞机，如F-16、F-117、幻影2000、空中客机A340等都采用了数据总线技术。数据总线技术在我国航空电子系统设计中已有十几年的设计和使用经验，本文针对具有代表性的总线标准，包括MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773、ARINC629、STANAG3910、RS485及CAN总线技术进行介绍。 https://www.doczj.com/doc/be5434531.html,-STD-1553B MIL-STD-1553B总线全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线,它 由美国自动化工程师协会在军方和工业界的支持下制定,正式公布于1978 年,1986-1993年进行了修改和补充。我国与之对应的标准是GJB289A-97。该总线采用冗余的总线型拓扑结构,传输数据率可达1 Mb/S，足以满足第三代作战飞机的要求。1553B总线系统主要由总线控制器BC和远程终端RT和组成，其字长度20bit，数据有效长度为16bit，半双工传输方法，双冗余故障容错方式，传输媒介为屏蔽双绞线，1553B总线的冗余度设计，提高了子系统和全系统的可靠性。 1553B总线的主要功能是为所有连接到总线上的航空电子系统提供综合化、集中式的系统控制和标准化接口。该总线技术首先运用于美国空军F-16战斗机。在过去的30年中,MIL-STD-1553B已成功地应用于多种战机,并且成功应用于其
它控制领域,如导弹控制、舰船控制等，在海军和陆军的武器和维护系统中已经开始采用1553B总线。 随着国防现代化的建设和武器系统的升级换代，我军也开始将1553B协议大量应用到武器系统的设计中。 2.ARINC429 ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会（Airlines Engineering Committee）于1977年7月发表并获得批准使用的,它的全称是数字式信息传输系统(DITS)。协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。ARINC429广泛应用在民航客机中,如B-737,A310等,俄制军用飞机也选用了类似的技术。我国与之对应的标准是HB6096-SZ-01。ARINC429总线是面向接口型数据传输结构,总线上定义了2种设备,发送设备只能有1个,而接收设备却可以有多个。发送设备与接收设备采用屏蔽双绞线传输信息,传输方式为单向广播式,调制方式采用双极性归零制三态码,传输数据率可达100 Kb/s。ARINC429总线结构简单、性能稳定、抗干扰性强、具有高可靠性等优点。 https://www.doczj.com/doc/be5434531.html,_STD_1773
航空机载数据总线介绍 2016 . 4
Somethings about the DataBus 数据总线用于传送数据信息。 最大的特征：共享与交换 常见硬件结构 技术指标： ?总线的带宽（总线数据传输速率） ?总线的位宽（主要对于并行总线有意义）?总线频率（主要对于并行总线有意义） ?拓扑结构 ?传输距离 ?传输介质 ?确定性 ?… …常见软件结构 底层驱动（控制芯片） 高层协议（可以有多级） 用户接口（符合OS设备管理或单独定义） 连接器 收发器 控制芯片（可以有多级） 映射寄存器DMA 映射内存双口RAM 电缆/电路（传输介质）
讲讲技术指标 总线的带宽（总线数据传输速率）——代表总线最大数据传输能力… … 拓扑结构 ?点对点 ?（总）线形 ?星形 ?环形 ?交换式总线的位宽（主要对于并行总线有意义）例如：8/16/32/64/128/256 bit 总线频率（主要对于并行总线有意义）例如：16MHz、33MHz、66MHz 传输距离 ?＜10m ? 10m – 100m ?＞100m（10km） 传输介质 ?同轴电缆 ?屏蔽双绞线 ?光纤确定性 ?传输时间 ?传输延时 ?分配带宽 ?数据传输冲突与仲裁?数据接收的保证性 低速中速高速 ≤ 10M bps ＞10M bps And ＜ 100 M bps ≥ 100M bps
Somethings about 航空总线 系统实时性要求（尤其是控制系统部分）：实时性/确定性 相对恶劣的环境（高/低温：-55~100 ℃、机内/外电磁干扰、宇宙辐射）：可靠性/容错能力
可用于航空机载的数据总线? ARINC-429（我国标准：HB6096-SZ-01 ） ? RS485 ? CAN ? CSDB ? MIL-STD-1553B（我国标准：GJB289A-97） ? ARINC-629（波音-777） ? MIL-STD-1773 ? STAN-AG-3910 ? LTPB ? FDDI ? FC ? AFDX/ARINC-664 ? TTE ? IEEE1394 ? SpaceWire ? ARINC-659 ?……
# 重庆科技学院 课程设计报告 院（系）:_电气与信息工程学院专业班级: 测控普2007-01 学生姓名: 黄亮学号: 99 设计地点（单位）__ I502________ __ ______ 设计题目:__基于WinCC和S7-300的温度测控系统__ * 完成日期：2010年 12 月 10 日 指导教师评语: _______________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ________________________________ __________ _ 成绩（五级记分制）:______ __________ 指导教师（签字）:________ ________ <
目录
1课程设计任务书 设计题目：基于WinCC和S7-300的温度测控系统 教研室主任：指导教师：胡文金、刘显荣 2010 年 11月 26 日
2温度控制对象概述 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温控系统的控制技术得到了迅速发展，能否成功地将温度控制在所需范围内，关系到整个活动的成败，由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性，且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点，给控制带来一定难度。 在本次设计中采用的是TKPLC-2型温度加热器。 功能特点与技术参数 TKPLC-2型温度加热器是包括三个模块，电压驱动模块、电阻丝加热模块以及电流输出模块，温度加热器功率为50W。电压输入为0-5V，电流采用标准的DDZⅢ型4-20mA输出信号，温度传感器采用Pt100，测温范围0-200℃，Pt100采用电桥连接。电阻丝温度变化大概为0-100℃，因此满足实验的要求。 控制手段 温度控制对象由于存在比较大的滞后，控制快速性以及控制精度较难权衡，因此控制比较复杂。针对各种温度控制对象，已经有了各种不同的温度控制方法，包括最经典的PID控制算法，模糊控制算法，神经网络控制，最优控制等等，这些控制算法各有各自的特点及优势。 由于实验的条件以及自身的知识水平，采用最经典的PID控制算法作为本次课程设计的核心温度控制算法。整个控制流程为：由温度加热器的自带的温度传感器Pt100实时测量温度，再由温度加热器内部调理电路，将温度信号转换为4-20mA的电流信号，电流信号通过电缆传送到S7300型号PLC的模拟量输入端，通过PLC内部自带的FB58温度控制PID模块控制，然后通过PLC的模拟量输出口采用0-10V（实际程序控制只需输出0-5V）方式电压输出控制温度加热器的加热电压，达到控制温度的目的。此外实验中还通过WinCC组态软件来实时监控温度控制过程，包括实时温度，PID三个参数（Kp、Ti、Td），以及输出控制流量，绘制实时曲线，棒图等。PLC通过DP总线与PC连接，WinCC组态软件通过配置PG接口与PLC连接，达到数据传输的目的。 以此，一个PID温度控制以及实施监控的控制的系统叙述完毕。
航空航天数据总线技术发展综述 综述1 70年代以来，随着微电子、计算机、控制论的发展，使得航空电子系统的发展更为迅速。1980年美国专门制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准，使数据总线更加规范化。目前自动化程度较高的军、民用飞机，如F-16、F-117、幻影2000、空中客机A340等都采用了数据总线技术。数据总线技术在我国航空电子系统设计中已有十几年的设计和使用经验，本文针对具有代表性的总线标准，包括MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773、ARINC629、STANAG3910、RS485及CAN总线技术进行介绍。 1. MIL-STD-1553B MIL-STD-1553B总线全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线,它由美国自动化工程师协会在军方和工业界的支持下制定,正式公布于1978年,1986-1993年进行了修改和补充。我国与之对应的标准是GJB289A-97。该总线采用冗余的总线型拓扑结构,传输数据率可达1 Mb/S，足以满足第三代作战飞机的要求。1553B总线系统主要由总线控制器BC和远程终端RT和组成，其字长度20bit，数据有效长度为16bit，半双工传输方法，双冗余故障容错方式，传输媒介为屏蔽双绞线，1553B总线的冗余度设计，提高了子系统和全系统的可靠性。 1553B总线的主要功能是为所有连接到总线上的航空电子系统提供综合化、集中式的系统控制和标准化接口。该总线技术首先运用于美国空军F-16战斗机。在过去的30年中,MIL-STD-1553B已成功地应用于多种战机,并且成功应用于其它控制领域,如导弹控制、舰船控制等，在海军和陆军的武器和维护系统中已经开始采用1553B总线。 随着国防现代化的建设和武器系统的升级换代，我军也开始将1553B协议大量应用到武器系统的设计中。 2. ARINC429 ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会（Airlines Engineering Committee）于1977年7月发表并获得批准使用的,它的全称是数字式信息传输系统(DITS)。协议标准
现场总线控制系统设计 发表时间：2019-06-10T16:29:37.333Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：华启国 [导读] 根据IEC61158标准定义:现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。 安徽天康（集团）股份有限公司 摘要：根据笔者开发项目现场总线系统的设计和试运经验,全面介绍了现场总线系统的设计原则和方法。同时也介绍了与现场总线控制系统有关的术语和概念。设计原则主要涉及系统的开放性、有效性、安全性、有效性与安全性平衡以及经济适用性等原则;设计方法包含了设计周期的两个部分———概念设计和详细设计。详细设计主要涉及网络设计、设备选型、系统组态及文档创建等。为同类系统的设计提供了可以借鉴的原则和方法。 关键词：现场总线控制系统;有效性;安全性;设计过程 引言 根据IEC61158标准定义:现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。具有全数字化、全分布、双向传输、自诊断、低成本、开放性、互操作性、智能化等特点,在石油、石化等领域获得了成功的应用。目前现场总线标准尚未统一,市场上主流产品有40种之多。现场总线控制系统的工程设计是根据生产工艺特点从市场上选择一种符合生产要求的现场总线产品并根据设计原则构建现场总线控制系统。笔者根据多年多套现场总线控制系统的设计、安装和试运经验,以苏丹穆格来得油田开发项目所使用的基金会现场总线系统为例,介绍现场总线控制系统的设计原则和设计方法,为现场总线控制系统的设计提供可以借鉴的经验。 1现场总线控制系统设计原则 1.1有效性原则 有效性是回路正常运行时间占总时间的百分比,其目的是尽量减少生产过程的损失。获得高有效性的工程实现方法有分散、诊断和冗余。分散包括网络分散、结构分散、设备物理位置分散、控制回路分散和有限停车等。冗余要求控制器冗余、链路设备冗余、I/O卡件冗余、通信模件冗余、连接介质冗余、变送器冗余和电源冗余等。除此之外,还有冗余分离、备份主设备等辅助备份技术。系统诊断是指设计中对现场总线设备丰富的状态字节和判断能力的利用,从而迅速确定过程问题、故障设备；减少平均修复时间、系统错误停车；实现备份设备间的正确切换等。另外,还有短路保护、本质安全、故障安全等辅助技术。容错是提高系统有效性的重要手段,容错是指系统在出现故障时仍能正常工作,同时又能查出故障的能力。容错包括三种功能:故障检测、故障鉴别、故障隔离。冗余是实现容错的工程方法。提高系统的诊断覆盖率水平,也可以提高系统有效性。有效性不影响系统的安全性,但系统的有效性低可能会导致装置和工厂无法进行正常生产。 1.2 安全性原则 安全性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。总线控制系统的安全性原则不同于安全相关系统。工程化的设计方法有现场系统诊断功能的利用、正确组态以及安全联锁功能的分散等。诊断包括通信故障诊断、取代差错检查、通信故障停车以及操作员通知等。正确组态包括设备组态和联锁组态。此处的分散是指将停车联锁功能置于现场总线控制设备或去往阀门定位器的通信中,从而实现安全分散。附加的安全性实现方法还有执行器位置反馈引用、动力源丢失保持以及冗余外输设计中的不一致检查等。 1.3经济适用原则 提高系统的有效性和可靠性,必然增加系统的成本。多余的冗余以及富余的安全等级是一种浪费。科学的设计方法就是根据实际的生产过程,选择合理的系统冗余度。现场总线控制系统具有强大的诊断判断功能,合理地组态,充分地利用可以在提高安全性,增加有效性的前提下,实现设计系统经济适用及够用的原则。 2 现场总线控制系统的设计方法 现场总线控制系统的工程设计与常规控制系统一样分为概念设计和详细设计两个阶段。 2.1 概念设计 现场总线变送器具有多通道和多制式的特点,可实现传统系统中多个变送器的功能。现场总线阀门定位器自带软限位参数,可减少系统的离散输入。现场总线变送器自带控制功能模块,统一了总线系统控制点和测量点。模拟和数字信号在现场总线系统中都以数字信号出现。因此,总线系统对模拟和数字以及输入和输出信号不再区别,工程设计初期不再像传统DCS那样分别计算检测、报警及控制“点”的数量,而只需根据工艺过程对控制系统的要求计算检测和控制设备的总数,并根据设备的物理和逻辑分布确定现场总线系统的初步拓扑结构,通信端口数,链路设备或接口模板数。并以此为基础生成系统设备物资清单。 2.2 详细设计 2.2.1 主站级网络设计 操作员对整个工厂的监视依赖于主站级网络的建立和运行,在控制回路使用位于不同现场级网络的设备时,跨越主站级网络的桥接必须使用。为此,工程设计时操作员站应备份,网络介质应冗余,集线器电源应独立,以确保系统有效性。主站级网络冗余有三个层次:介质冗余、整体网络冗余和以太网设备冗余。介质冗余完全工作在物理介质层,与使用协议无关。设备和端口的冗余是在较介质冗余更高的层次上实施的,与使用协议有关。 2.2.2 现场级网络设计 现场网络的拓扑结构主要有总线型和树形两种。区域内设备密度较低且分布范围较广时宜选用总线拓扑结构。根据设备清单确定现场网络数量,并计算网络端口和现场电源数量。依据选定的拓扑结构和电缆类型选择安装附件,原则上一条支线只连接一台设备。尽可能地让同一回路的设备处于同一网段中,避免不同网段间使用桥接功能,从而提高性能。现场级网络的设计应以贯穿故障条件下对系统影响最小为原则。现代工厂是区域和车间的合理划分,区域应有属于主站级网络的独立子网,子网由路由器相连。即使在冗余控制器或链路系统中,中央控
航空航天数据总线技术综述 (一) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
航空航天数据总线技术发展综述（一） 70年代以来，随着微电子、计算机、控制论的发展，使得航空电子系统的发展更为迅速。1980年美国专门制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准，使数据总线更加规范化。目前自动化程度较高的军、民用飞机，如F-16、F-117、幻影2000、空中客机A340等都采用了数据总线技术。数据总线技术在我国航空电子系统设计中已有十几年的设计和使用经验，本文针对具有代表性的总线标准，包括MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773、ARINC629、STANAG3910、RS485及CAN总线技术进行介绍。 https://www.doczj.com/doc/be5434531.html,-STD-1553B MIL-STD-1553B总线全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线,它由美国自动化工程师协会在军方和工业界的支持下制定,正式公布于1978年,1986-1993年进行了修改和补充。我国与之对应的标准是GJB289A-97。该总线采用冗余的总线型拓扑结构,传输数据率可达1 Mb/S，足以满足第三代作战飞机的要求。1553B总线系统主要由总线控制器BC和远程终端RT和组成，其字长度 20bit，数据有效长度为16bit，半双工传输方法，双冗余故障容错方式，传输媒介为屏蔽双绞线，1553B总线的冗余度设计，提高了子系统和全系统的可靠性。 1553B总线的主要功能是为所有连接到总线上的航空电子系统提供综合化、集中式的系统控制和标准化接口。该总线技术首先运用于美国空军F-16战斗机。在过去的30年中,MIL-STD-1553B已成功地应用于多种战机,并且成功应用
现场总线控制系统的设计与应用 中国天辰工程有限公司上海分公司姚克磊 摘要：阐述了现场总线的发展及基金会现场总线（以下简称FF）的特点和拓扑结构，根据基金 会现场总线在BAYER涂料项目中的应用，详细介绍了FF控制系统、FF现场仪表选型、FF现 场总线网段设计、现场总线配线设计等工程设计过程及其与常规控制系统的不同，并阐述了FF 现场总线在项目中出现的一些问题，以及优缺点。 关键词：基金会现场总线拓扑图网段FF总线 中图分类号：TP273.+5文献标志码：B Fieldbus Control System Design and Application YAO Ke-lei (China Tianchen Engineering Corp.Shanghai Branch) Abstract:Describes the development,features and topology of the Fieldbus Foundation Fieldbus (FF),according to the application of the Foundation Fieldbus in BAYER paint project,Introduced the FF control system,FF field instrument selection,FF segment design,FF wiring design, Simultaneously introduced the differences between the process of engineering design and the systems with conventional control system and elaborated FF some of the problems,as well as advantages and disadvantages in the project. Key words:Fieldbus Foundation Fieldbus;Topology;segment;FF 0引言 生产过程控制在经历了自动控制、集中控制与分散控制之后，随着控制技术、计算机技术、通信技术以及网络技术的快速发展，上世纪八十年代出现的基于现场总线的控制系统在近几年 内日趋完善。现场总线技术自推广以来，已经在全世界范围内应用于冶金、汽车制造、石油化 工等许多领域[1]。 1现场总线技术简介 现场总线是一种连接智能仪表和自动化系统间双向和多支路的数字通讯系统。它应用于过 程控制的现场设备的局域网，并通过此网络建立起一种具有控制现场智能设备能力的系统。 现场总线技术在经历了群雄并起，分散割据的初始阶段后，尽管已经有一定范围的磋商合并，但至今尚未形成完整统一的国际标准。目前已开发出的现场总线有：P-Net，Device Net，Swift Net，Interbus，Modbus，Word FIP，Long-Works等；但其中应用最广泛的有：FF，Profibus，HART和CAN[2]。本文主要阐述了BAYER涂料项目中的FF总线的应用情况。 1.1FF现场总线特点 基金会现场总线有两种通讯速率形式，分别为H1和H2，其中H1的传输速率为31.25Kbps，通讯距离能达到1.9km，支持总线供电和本质安全防爆环境，H2的传输速率为1Mbps和2.5Mbps两种，通讯距离为750m和500m。 FF总线网络通过商用交换机或路由器就可以连接到INTERNET上，只要拥有相应的客户端软件和相应的权限，用户在任何地方都可以通过INTERNET对生产过程进行远程系统组态、调试和
重庆科技学院 课程设计报告 院（系）:_电气与信息工程学院专业班级:测控普2007-01 学生姓名:黄亮学号: 2007440799 设计地点（单位）__ I502________ __ ______ 设计题目:__基于WinCC和S7-300的温度测控系统__ 完成日期：2010年 12 月 10 日 指导教师评语: _______________________________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ ________________________________ __________ _ 成绩（五级记分制）:______ __________ 指导教师（签字）:________ ________
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1课程设计任务书 设计题目：基于WinCC和S7-300的温度测控系统 教研室主任：指导教师：胡文金、刘显荣 2010 年 11月 26 日
2温度控制对象概述 温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温控系统的控制技术得到了迅速发展，能否成功地将温度控制在所需范围内，关系到整个活动的成败，由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性，且控制对象普遍具有时间常数大、纯滞后时间长、时变性较明显等特点，给控制带来一定难度。 在本次设计中采用的是TKPLC-2型温度加热器。 2.1功能特点与技术参数 TKPLC-2型温度加热器是包括三个模块，电压驱动模块、电阻丝加热模块以及电流输出模块，温度加热器功率为50W。电压输入为0-5V，电流采用标准的DDZⅢ型4-20mA输出信号，温度传感器采用Pt100，测温范围0-200℃，Pt100采用电桥连接。电阻丝温度变化大概为0-100℃，因此满足实验的要求。 2.2控制手段 温度控制对象由于存在比较大的滞后，控制快速性以及控制精度较难权衡，因此控制比较复杂。针对各种温度控制对象，已经有了各种不同的温度控制方法，包括最经典的PID控制算法，模糊控制算法，神经网络控制，最优控制等等，这些控制算法各有各自的特点及优势。 由于实验的条件以及自身的知识水平，采用最经典的PID控制算法作为本次课程设计的核心温度控制算法。整个控制流程为：由温度加热器的自带的温度传感器Pt100实时测量温度，再由温度加热器内部调理电路，将温度信号转换为4-20mA的电流信号，电流信号通过电缆传送到S7300型号PLC的模拟量输入端，通过PLC内部自带的FB58温度控制PID模块控制，然后通过PLC的模拟量输出口采用0-10V（实际程序控制只需输出0-5V）方式电压输出控制温度加热器的加热电压，达到控制温度的目的。此外实验中还通过WinCC组态软件来实时监控温度控制过程，包括实时温度，PID三个参数（Kp、Ti、Td），以及输出控制流量，绘制实时曲线，棒图等。PLC通过DP总线与PC连接，WinCC组态软件通过配置PG接口与PLC连接，达到数据传输的目的。 以此，一个PID温度控制以及实施监控的控制的系统叙述完毕。
摘要 基于现场总线的控制系统是热工控制系统的发展方向，目前基于现场总线的控制系统在电厂中还没有应用. 本文介绍了现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）的发展，以及FCS的结构及主要技术特点。全面分析了CAN底层协议和应用层协议DeviceNet的技术特点、协议规范，根据现场对系统的要求，设计出一个基于CAN总线的控制系统，系统充分利用CAN总线的优点，具有较高的可靠性、良好的开放性和互换性。并且针对这种系统存在的问题进行了分析并提出措施.
ABSTRACT Field bus control system is the development direction of the thermal control system, field bus control system in the power plant has not been applied. This paper introduces a fieldbus control system (FCS Field-bus Control System), as well as the structure and main technical features of FCS. CAN bottom of a comprehensive analysis of the application layer protocol agreement and the technical features DeviceNet, norm, the scene of the system requirements, design of a control system based on CAN bus, CAN bus system to take full advantage of the merits of improving the system reliability and openness. This system also analyzes the problems and proposed measures.
机载数据总线技术及其应用 支超有
目录 ?主要内容 ?第1章机载数据总线概述 ?第2章数据总线技术基础 ?第3章是开放式网络体系结构与协议 ?第4章是民用飞机机载数据总线 ?第5章是ARINC-429总线控制器件及其接口设计?第6章是ARINC-629数据总线及其接口设计
目录 ?主要内容 ?第7章是军用机载数据总线 ?第8章是1553B总线控制器件及开发实例?第9章是光纤分布式数据接口（FDDI ?第10章是可变规模互连接口（SCI ?第11章是光纤通道（FC） ?第12章机载数据总线的仿真与测试 ?全双工交换式以太网（AFDX）
目的和意义 ?机载数据总线技术是现代先进飞机电传操纵系统和航空电子综合化最重要的关键技术之一，电传操纵系统或航空电子系统性能的优劣直接决定着飞机性能的优劣。上世纪七十年代以来，飞机设计发生了重要转变，从飞机总体、气动为重点的设计转变到以飞机航空电子和功能系统为重点的设计上。机载数据总线技术已经成为电传操纵系统和整个航空电子系统的“中枢神经”。是航空电子综合系统的工作支柱，通过机载数据总线实现电传操纵系统中各个传感器与各个执行功能单元之间，以及各个航空电子系统单元之间的数据通信，实现信息共享和功能综合，它不但要满足各个传感器、功能单元和子系统功能的实时性要求，还要通过信息交联达到信息共享、功能综合的目的。
目的和意义 ?目前，在机载数据总线领域，国内已出版发行不少的标准、规范，也有众多学术论文发表。前者往往是针对单一数据总线提出，而后者常常局限在对数据总线某一方面的研究，如接口设计或测试。另一方面，随着航空电子技术与电传（或光传）飞控系统的发展，特别是美国在上世纪末提出并实施的“宝石台”、“宝石柱”计划中，所涉及的统一网络技术与下一代航空电子系统中，已经在发展高速、高可靠性、通用、容易互连数据总线。而国内还缺少一本系统、全面、完整介绍机载数据总线技术、标准协议，及其接口设计与实现相关内容的书籍资料，为此，有必要编著《机载数据总线技术及其应用》。 ?本书的主要目的是为参与航空电子系统设计与实验的技术人员提供关于机载数据总线的基本知识和研究成果，以促进我国机载数据总线的发展。 ?《机载数据总线技术及其应用》为从事航空、航天、航海电子、通讯系统研制、开发和设计、生产、试验的广大科研人员提供一本实用的参考工具书，同时也可以作为大专院校电子、控制、通讯类专业参考用书。
摘要 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等内容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 本文介绍了CAN总线技术，以及CAN总线在以摩托罗拉16位单片机MC9S12为中央控制器的某汽车仪表系统中的应用，并对该系统总体结构及其中CAN通信模块的软硬件设计作了说明。 关键词：现场总线，PROFIBUS-DP，CAN总线，MC9S12，汽车，仪表
Abstract Fieldbus FF (Field Bus) concept originated in the 70's, Fieldbus has developed into computer networks, communication technology, field control, production management, etc. as one of the field bus control system FCS (Field-bus Control System). Communication line will extend to the production site has been producing equipment for process and manufacturing automation equipment or field instrument field-site communication network interconnection, the traditional DCS network structure into a two-tier network architecture, reduce costs, Improve the reliability, control and management to achieve the integration of architecture. This paper introduces the CAN Bus technology as well as the application of CAN Bus in MOTOROLA-16-bit single chip MC9S12 central controller for a car instrument system. It also explains the system in the overall structure and the design of the software and hardware CAN communication modules. Keyword：Field Bus, CAN Bus ,Car instrument
基于Profibus现场总线的交流伺服控制系统设计 1. PLC控制程序设计 系统中以西门子S7-315-2DP作为Profibus现场总线主站提供与力士乐位置控制器CLM直接而便利的高速循环通信服务，通讯速率高、控制适时性好、抗干扰能力强且编程简单。在PLC编程软件STEP7中导入位置控制器CLM设备数据库文件(IN2_04eb.gsd)，完成硬件网络组态，为位置控制器分配网络地址，该地址必须与控制器参数中设置的相同，在组织块OB中选用SFC14“DPRD_ DAT”，SFC15“DPWR_ DAT”系统功能块向位置控制器接收/发送过程数据。 在位置控制器参数B007中设置与主站的总线通讯率，参数B008中设置从站网络地址，并选择参数过程数据对象(PPO)类型，这样系统的现场设备与PLC之间通过Profibus-DP总线可以完成数据的读写和控制数据的传输，如控制字、状态字、给定值和实际值等。除过程数据外，Profibus-DP也传输传动系统的参数设置和诊断信号。 PLC根据联动线的运行速度、操作指令及裁断装置的状态对皮带、刀架进行协调控制。胎面在两条运输带之间的贮存量使传感器产生相应模拟量输出信号，并与前段运输带的速度综合起来按照一定的算法决定裁断皮带的运行速度，从而通过PLC相应地改变速度使运输带协调平稳运行。用户根据产品生产需要相应设置胎面裁断长度等参数，通过总线完成PLC与位置控制器之间的数据传输。 2. 位置控制器CLM的伺服程序设计 力士乐位置控制器CLM是一种紧凑型、模块化二/四轴数控系统，直接驱动力士乐DKC伺服驱动器完成交流伺服电机的精确定位运行，本系统中二套力士乐DKC伺服驱动器分别完成传送带定长传送和裁断刀架横移的控制。位置控制器带有丰富的指令集，可在其操作面板或装有编程软件(MotionManger)的计算机上完成控制程序的编写。 裁断伺服控制程序框图如图3所示，程序主要由总线通讯、传送皮带控制和裁断刀架控制三部分组成。控制器与PLC之间控制和状态信息的传送由总线通讯程序完成，控制器接收PLC传送的控制信息如速度值、长度值和操作指令等，同时将运行状态信息传送给PLC进行分析、显示；传送带控制程序完成传送带伺服电机运行的速度和位置控制，进行胎面裁断的精确定长和平稳快速运行；裁断刀架控制程序完成裁断刀架横向移动切割和其辅助装置的控制，保证裁刀动作的正常执行，得到较好的切割端面。
150 ?电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 数据库技术 ? Data Base Technique 【关键词】数据总线 航空电子系统 ARINC429 1553B AFDX FC 1 引言 随着航空电子技术高速发展，航空电子系统结构经历深刻变革，呈现出高度信息化、综合化和网络化的发展趋势。机载电子设备或子系统之间数据传输、信息共享和任务处理的数据总量不断增加，提供高速、可靠的实时通信对航空数据总线提出了更高的要求，机载数据总线技术已成为现代先进航空电子综合化最重要的关键技术之一。 本文对航空电子体系结构发展进行了简要的介绍，阐述了几种典型的数据总线技术，并对协议规范、主要性能、应用情况等进行了对比分析。 2 航空电子体系结构发展概述 机载数据总线技术来源于航空电子综合系统的发展，航空电子系统结构发展先后经历了分立式、联合式和综合式三个阶段：分立式航空电子系统结构，分系统自成体系，设备和系统工作时是完全相互独立的，甚至执行任务有赖于飞行员的判断；联合式航空电子系统结构，将子系统通过总线实现系统互联，由中心控制计算机进行集中控制，实现资源共享和信息的综合显示；第三代综合式航空电子系统结构，提出“模块”概念，使用超级计算机构成通用信息处理模块，从而取代子系统，通用模块可以加载多种任务和功能，航空电子系统在信息处理方面实现了高层次的综合。 目前正过渡到先进综合式航空电子系统阶段，采用通用综合处理器技术，与传感器、飞行器管理系统提供、外挂管理系统之间的数据交换采用统一的高速率光交换系统，使飞机上各个系统处于同一个多处理网络中，统一航空电子互联接口支持共享内存体系结构，具有低延迟，实时性更好，接口更统一，利于维护、 航空数据总线技术分析与发展 文/张青峰 葛晨 秦正运 扩展和故障后重构。 3 典型的数据总线技术 随着航空电子系统发展，涌现了多种数据总线投入使用，其中典型的有ARINC-429/629，CSDB ，MIL-STD-1553B/1773、LTPB 、FDDI 、AFDX 、FC 等。下面将ARINC-429、MIL-STD-1553B 、AFDX 、FC 进行详细阐述和对比分析。3.1 ARINC429数据总线 ARINC429是美国航空无线电公司（ARINC ）一种单向广播式的航空数据总线标准，以ARINC429数据总线构成的系统是单信息源、多接收器的传输系统，通信时只有一个发送器，但可以有最多不超过20个接收器。因此，进行双向通信则需在两端各自铺设一根传输总线。ARINC429数据总线传输双极归零的调制信号，信号由高电平到零电平表示逻辑状态1，信号由低电平到零电平表示逻辑状态0。传输速率一般有100kbps 和48kbs 两种。传输协议采用带奇校验的32位信息字，格式如表1所示。 数据传输顺序由第1位依次发送至32位，先传标号，后传数据。当传输数据时，优先传 输最低位。而传输标号时，先传最高位后传最低位。 ARINC429总线结构简单完善，性能相对稳定，可靠性高，价格低廉且易于认证。其缺点是带宽有限，延迟较高。因此，ARINC429应用于对数据带宽要求不严苛的场合。目前在运输机、民航客机和兵器等领域得到广泛应用。3.2 MIL-STD-1553B总线 为适应工业和军事的需要，1973年，美军和政府共同推出一种多路数据总线电气特性和协议规范的军事标准，即MIL-STD-1553B 总线。1553B 总线采用半双工传输方式，最多可挂机32个终端，依据其功能作用分为总线控制器（BC ）、总线监控器（BM ）和远程终端（RT ）。BC 负责引导总线上的数据流，是唯一可发布数据传输或控制管理指令的设备；BM 监听总线上的数据交换，用于对数据进行记录和分析；RT 是一个用户子系统，在BC 的控制下发送或接收数据。1553B 总线采用曼彻斯特II 型编码，其消息分为指令字、数据字和状态字3种不同类型的字。每个字长20位，前3位为同步头，接下来16位为信息字段，在3种字类型中各不相同，最后1位为奇偶校验位。其定义如图1。 表1：ARINC429位功能定义 位号3231 3029 1110 9 8 1功能 奇偶位 状态位 数据位 源 /目标标识符 标号 表2：总线性能比较
现场总线技术课程设计 一：课程设计要求 1．掌握iCAN总线的原理 2．掌握iCAN总线模块的功能及用法 3．掌握iCAN总线组网技术 4．掌握iCAN网络及模块的测试软件使用方法 5．掌握ZOPC 服务器的使用方法 6．掌握ZOPC服务器与组态软件的互联方法 7．了解组态软件操作iCAN模块的方法。 二：实践内容： 1．了解iCAN实验台的布局及功能 2．使用iCANtest软件测试模块功能 3．使用ZOPC服务器测试模块功能 4．运行MCGS软件控制步进电机的运行 5．MCGS软件的数据通路剖析 三: 报告内容： 1．简要说明iCAN 各模块的功能。 答： iCAN-4050模块：数字量输入输出 iCAN-2404模块：继电器输出 iCAN-4017模块：模拟量输入 iCAN-4400模块：模拟量输出 iCAN-5303模块：热电阻输入 iCAN-6202模块：热电偶输入 iCAN-7408模块：计数器 2．iCAN模块是如何设置模块地址? 如何设定波特率的？它与ZOPC服务器是如何对应的？ 答： 模块的CAN 波特率和MAC ID 是通过拨码开关SW1 进行设定。拨码开关SW1 在模块内部，需要打开模块外壳以后才能够进行设定。拨码开关的各位拨向“ON“位置时，该位为“0”，如果拨向“OFF”位置，则该位为“1”。拨码开关的1－6 位用于设定模块的MAC ID，第一位为最低位，第六位为最高位，模块的MAC ID 是各位对应的十进制值之和，通过拨码开关设定模块的MAC ID 的有效范围为0～63。拨码开关的7－8 位用于设定模块的波特率，第七位为低位，第八位为高位。