嵌入式技术实现：工业以太网与Profibus-DP数据转换接口设计

"该文是马灵娟于2013年12月在华北电力大学完成的硕士学位论文，主题是工业以太网与Profibus-DP总线数据转换接口的设计。作者通过研究和分析工业以太网协议及Profibus-DP主站卡，设计了一种接口方案，目的是使Profibus-DP接口设备能低成本、高效地接入以太网，实现远程实时监控，并促进工业控制网络的信息集成。论文详细描述了硬件平台构建，包括以太网接口、背板总线接口、主控制器及附属电路，并基于FreeRTOS操作系统和LwIP协议栈实现了数据转换功能。最后，进行了转换接口装置的数据通信测试。" 工业以太网与Profibus-DP是两种广泛应用于工业自动化领域的通信协议。工业以太网以其高带宽、标准化的TCP/IP协议和不断优化的实时性、可靠性，逐渐成为工业控制网络的发展方向。然而，现场总线如Profibus-DP由于标准不统一且远程通信能力有限，使得系统集成面临挑战。 马灵娟的硕士论文针对这一问题，深入探讨了工业以太网与Profibus-DP之间的数据通信。首先，她详细介绍了两者的特性：工业以太网以Ethernet和TCP/IP为基础，提供高速数据传输；而Profibus-DP是一种分布式现场总线，适用于实时性强、通信要求高的应用环境。 论文的核心是设计了一个数据转换接口，该接口允许Profibus-DP设备通过嵌入式技术和嵌入式网络接入以太网。设计中，马灵娟构建了一个硬件平台，包括以太网接口（用于连接以太网）、背板总线接口（用于与Profibus-DP主站卡通信）以及主控制器和相关附属电路。她还利用FreeRTOS这一嵌入式实时操作系统和LwIP轻量级网络协议栈，对硬件设备进行驱动，并编程实现了数据转换，确保了多任务处理和优先级调度，以满足实时性的需求。 最后，论文通过搭建测试平台验证了转换接口的通信性能，证明了设计的有效性。这一设计不仅解决了不同通信协议间的互操作性问题，还降低了设备接入以太网的成本，对于提升工业控制系统的集成度和信息共享能力具有重要意义。