1 引言
    DeviceNet是全球使用最廣泛的現(xiàn)場總線之一,，主要用于工廠自動化,，它將工業(yè)設(shè)備（如：限位開關(guān),、光電傳感器、閥組、馬達啟動器,、過程傳感器,、變頻驅(qū)動器、面板顯示器和HMI）連接成一個網(wǎng)絡(luò),，構(gòu)建成一個DeviceNet主從單元的現(xiàn)場工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),。最初它是由羅克韋爾自動化提出的，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于美國,，并在歐洲,、日本和中國市場有顯著增長。
    據(jù)統(tǒng)計,，絕大多數(shù)DeviceNet從站產(chǎn)品屬于I/O設(shè)備,，其中通用離散I/O設(shè)備是一個相對簡單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但是用途最為廣泛,，主要用于連接工業(yè)控制系統(tǒng)中不具備網(wǎng)絡(luò)功能的多種離散I/O設(shè)備,。例如按鈕、開關(guān),、電磁閥,、繼電器、指示燈等,。本文將介紹如何快速實現(xiàn)通用離散I/O設(shè)備的設(shè)計及應(yīng)用,。
2 使您的I/O設(shè)備快速實現(xiàn)DeviceNet功能
    廣州致遠電子有限公司長期致力于DeviceNet產(chǎn)品的研發(fā),，推出了一款非常易于使用,、穩(wěn)定可靠的DeviceNet從站協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊——XGate-DVN10。作為通用設(shè)備的XGate-DVN10,其內(nèi)部已經(jīng)集成了DeviceNet從站協(xié)議棧代碼,，且所有功能均通過ODVA的一致性測試軟件(A21)的測試,，所以保證了與其他DeviceNet設(shè)備的良好兼容性。XGate-DVN10外觀如圖1所示,。

    XGate-DVN10為DIP24封裝,，擁有較小的占位面積（6 cm2），使其更容易集成到用戶設(shè)備中,。其硬件設(shè)計比較簡單,，設(shè)計框圖如圖2所示。

3 通用I/O設(shè)備硬件設(shè)計
    本設(shè)計實現(xiàn)8路數(shù)字量輸入和8路數(shù)字量輸出的通用設(shè)備,。在本小節(jié)中主要介紹如何為XGate-DVN10設(shè)計合適的底板,。由于實現(xiàn)的是通用I/O數(shù)字量的輸入輸出，功能相對來說比較簡單,，因此控制器選用經(jīng)典的51系列單片機P89V51RD2,，該芯片擁有1 KB的RAM以及32 KB的Flash。
    圖3所示為XGate-DVN10與MCU之間的連接原理圖,，通常情況下只需要連接通信接口（UART）和XGate-DVN10的中斷輸出信號,，就可與模塊進行正常的通信,。在特殊情況下，可連接模塊的復(fù)位線至控制器的I/O端口,，以便于控制XGate-DVN10復(fù)位,。

    圖4所示為XGate-DVN10的CAN總線連接原理圖。為了使設(shè)計更加快速和簡單,，CAN收發(fā)器使用了CTM8251T模塊,，該模塊集成了CAN收發(fā)器、電氣隔離,、TVS總線保護等措施,，從而使CAN總線通信更加穩(wěn)定可靠。

    對于數(shù)字量輸入輸出端口的設(shè)計,，不同行業(yè)有著不同的要求,，對于干擾強、信號變化幅度大的場合建議加強對I/O端口的信號隔離,、信號濾波以及信號鉗位等保護措施,。用戶可以使用繼電器、信號調(diào)理模塊,，以及其他的硬件保護來增強數(shù)字量輸入輸出的抗干擾能力,。
4 軟件設(shè)計
    XGate-DVN10使用UART接口與MCU進行通信，用戶可以將它看成一個可讀寫內(nèi)存區(qū),，如圖5所示,，發(fā)送相應(yīng)的命令以更新和獲取總線上的數(shù)據(jù)。為了方便用戶快速可靠地實現(xiàn)通信,，廣州致遠電子有限公司提供了XGate-DVN10串口協(xié)議的驅(qū)動源碼,。
    XGate-DVN10協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的內(nèi)存區(qū)大小由用戶自定義，同時XGate-DVN10支持DeviceNet規(guī)范的四種連接類型,，并為每個連接分配了最大I/O報文為128 B的內(nèi)存,。本設(shè)計中只有8路數(shù)字量輸入和8路數(shù)字量輸出的實時數(shù)據(jù)需要傳輸，因此輸入輸出分別只需要一個字節(jié)的內(nèi)存區(qū)即可,，連接類型可根據(jù)實際需要選擇,。
    本文以XGate-DVN10使用輪詢連接、MCU采用中斷方式接收數(shù)據(jù)為例,，用戶程序軟件流程如圖5所示,。當XGate-DVN10的輸出內(nèi)存區(qū)接收到DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中的實時數(shù)據(jù)之后就會立即向用戶MCU產(chǎn)生一個中斷，此時用戶可以通過UART發(fā)送相關(guān)命令字讀取輪詢連接的數(shù)據(jù)內(nèi)容,。

    使用DeviceNet總線產(chǎn)品構(gòu)成系統(tǒng)是非常方便的,，只要產(chǎn)品符合DeviceNet規(guī)范，就可以方便地接入系統(tǒng)。如果用戶只提供從站設(shè)備,，則可以自由選用不同廠商的從站,、主站、上位機軟件,，方便地配置連接構(gòu)成穩(wěn)定,、健碩的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，這就是開放式現(xiàn)場總線的優(yōu)點,。目前DeviceNet已經(jīng)是中國國家標準,，其一致性測試中國測試中心也已經(jīng)成立，為國內(nèi)開發(fā),、生產(chǎn),、銷售、應(yīng)用DeviceNet現(xiàn)場總線設(shè)備提供了橋梁,。
    廣州致遠電子有限公司提供各種接口的DeviceNet接口卡,、DeviceNet終端設(shè)備（包括數(shù)據(jù)采集，電機控制等）,、DeviceNet分析儀,、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)橋、OPC服務(wù)器以及基于DeviceNet協(xié)議的整套組網(wǎng)方案及應(yīng)用開發(fā),。
5 與主站設(shè)備組網(wǎng)
    在設(shè)備組網(wǎng)中,，使用了便攜性極高的USB接口DeviceNet主站卡——USBCAN-E-D，利用設(shè)備自帶的軟件“CANManager for DeviceNet”通過EDS文件將離散I/O設(shè)備添加至DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中,。EDS文件導(dǎo)入成功之后,，主站卡控制界面顯示當前連接的狀態(tài)及I/O（輪詢）數(shù)據(jù)區(qū)，如圖6所示,，其中輪詢輸入數(shù)據(jù)實時顯示離散輸入的狀態(tài),，輪詢輸出則指示了輸出狀態(tài),。

    從上文中可以了解到如何使用XGate-DVN10快速而簡便地設(shè)計和實現(xiàn)一個標準的DeviceNet離散 I/O設(shè)備,。XGate-DVN10以其小巧的體積、強大而穩(wěn)定的功能,、簡單而可靠的設(shè)計等優(yōu)勢,，使其可以很方便地嵌入到各種類型的應(yīng)用中。XGate-DVN10的出現(xiàn),，使開發(fā)者不用再為開發(fā)DeviceNet協(xié)議棧而苦惱,，DeviceNet從站產(chǎn)品短期上市也不再是夢想。
    廣州致遠電子有限公司于2002年8月加入ODVA協(xié)會,，并提供各種接口的DeviceNet接口卡,、DeviceNet終端設(shè)備（包括數(shù)據(jù)采集，電機控制等）、DeviceNet分析儀,、網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)橋,、OPC服務(wù)器以及基于DeviceNet協(xié)議的整套組網(wǎng)方案及應(yīng)用開發(fā)。