基于PROFIBUS－DP的FCS性能研究及診斷軟件的開發

    2.3 軟件系統基本程序框圖

    軟件系統的程序基本架構流程圖如圖5所示。

圖5　基本程序框架流程圖

    整個系統軟件包括如下幾個模塊：

    1）程序主控模塊：負責實現程序邏輯與主界面，調用串口通信模塊和接收顯示模塊。

    2）串口通信模塊：負責實現串口通信任務，PROFIBUS-DP報文數據采集及串口參數設置。

    3）數據處理模塊：根據PROFIBUS-DP協議報文格式，將采集上來的數據按報文格式進行處理，并存入臨時緩沖區。

    4）接收顯示模塊：負責實現接收數據的處理與顯示。

    5）數據庫模塊及數據查詢模塊，用來實現對采集到報文的歷史數據的分析和查詢。

    2.4 關鍵技術

    該軟件主要是實現對PROFIBUS報文進行提取，實現在線采集PROFIBUS-DP報文數據，從數據鏈路層角度對各種報文進行分析，完成各種類型報文的顯示，完成對報文種類、服務類型、地址、數據長度及數據單元等信息的提取顯示，并對診斷報文、參數化報文及組態報文等的數據單元進行詳細的分析，得出總線性能的各種參數及故障原因，將分析過的數據存儲進數據庫，存入臨時緩沖區，根據需要將分析過的報文信息存入數據庫，實現歷史查詢。

    如何實現報文幀的提取是本軟件設計的一個關鍵問題。由于PROFIBUS報文格式有很多種，而且包括數據長度不固定的可變報文。雖然各種報文都具有固定的報頭、報尾，但是存在的問題是報頭報尾并不是特定的字符，有可能和報文中數據單元內容一樣，所以這里利用報頭報尾進行報文的提取是不可行的。作者在這里利用各種報文幀前的同步字符進行報文提取，也就是說，在每個完整報文幀傳輸之前，其前面都有一個不小于33bit的同步時間，在報文幀中間是沒有任何間隔的，利用這一同步時間，在VC++中利用超時函數，對報文幀進行了完整地提取。

    另外，由于通信數據量很大，速度較快，這里采用了WINDOWS多線程技術。一個線程為監視線程，監視串口通訊，一個為數據處理主線程，另外一個為定時刷新數據庫線程。當監視線程監視到串口中有數據到達時，就觸發一個消息通知數據處理主線程，數據處理主線程就去串口緩沖區中取出數據，并進行數據處理。定時器線程定時刷新數據庫顯示，以實現實時顯示功能。

    作者在程序編寫的過程中，出現數據庫不能實時刷新的情況，后來發現問題出在WINDOWS的WM_TIMER定時器上，由于該定時器消息優先級較低，可能造成WM_TIMER消息的丟失，所以不能實現數據庫的實時刷新。解決的方法是采用WINDOWS的多媒體定時器。在使用多媒體定時器的過程中，定時間隔的選取又是一個關鍵的問題，定時間隔選取太小，將會耗費大量的CPU內存，造成系統“死機”, 定時間隔選取太大，又不能完成“實時”顯示功能。這里又涉及到PROFIBUS總線信息循環時間的問題，總線信息循環時間與總線傳輸的波特率、從站的數量、I/O數據的數量、從站需要的延遲時間以及主站的空閑時間等有關。作者通過了大量的計算和多次實驗調試，尋找到一個合適的定時器間隔。

    2.5 顯示界面

    該PROFIBUS-DP報文分析軟件的程序界面包括主界面、串口配置界面、報文過濾界面、報文查詢界面、數據庫存儲界面以及歷史查詢界面等。

    PROFIBUS-DP分析診斷軟件的運行主界面如圖6，窗口左上部分“當前profibus報文”組框內存放最近采集到的PROFIBUS-DP報文信息，并可通過工具欄上的記錄移動按鈕滾動察看記錄；右上方“信息面板”是用來顯示所有查看報文的詳細信息。窗口下半部分以網格形式顯示PROFIBUS-DP歷史信息。

    若需要打開串口，開始接收PROFIBUS報文信息，則可選擇“命令”菜單下的“開始接收”項；若需停止接收PROFIBUS報文信息，則可選擇“命令”菜單下的“停止接收”項；若需要配置串口參數，則可選擇“命令”菜單下的“串口配置”項，此時將彈出“串口配置對話框”，若需清除當前所有記錄，可選擇“記錄”菜單下的“清除所有記錄項”命令，如果需要分類查看各種報文，可以選擇“查看”命令菜單下的“報文查詢”，此時將彈出“報文查詢對話框”，可根據需要進行報文分類查看。

圖6　軟件運行主界面

    3　 結束語

    該軟件經過作者在PROFIBUS網絡實驗系統上的反復運行調試，結果表明該軟件能夠實現對幾種PROFIBUS報文進行分析，能夠完成采集、顯示、分析、存儲和查詢等功能，為以后的研究開發奠定了基礎，同時具有一定的實用價值。

    參考文獻

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