一、引言　　
　　基金会现场总线（FF，Foundation FieldBus）是现场总线基金会为适应自动化系统，特别是过程自动化系统在功能、环境与技术上的需要而专门设计的，它作为一种全数字信号的现场总线协议，在国际上获得了广泛的支持。基金会现场总线支持多种传输介质，包括双绞线、电缆、光纤以及无线介质，目前应用较广泛的是前两种。但是，对于控制结点分布广、敷设通信线路困难的生产装置或者有移动对象的工业现场，则必须考虑以无线方式进行数据通信。因此，开发基于FF协议的无线通信产品具有重大的现实意义。
    二、基于FF协议的无线PC接口卡的硬件设计　　
　　基于FF现场总线协议的无线PC接口卡的基本功能是能够自主地与符合FF协议的无线通信设备进行通信。无线PC接口卡的总体结构框图如图1所示，其硬件电路包括CPU与PC主机CPU的通信接口、CPU与通信控制器的硬件接口、通信控制器与数据缓冲存储器的接口、通信控制器与无线收发单元的接口等4个部分。其中双口RAM采用CY7C09449PV－AV芯片；CPU选用嵌入式控制中最常用的Intel80188CPU；通信控制器选用SMAR公司的FB3050；无线收发单元由单片无线收发芯片nRF401及其外围电路构成。
    （一）接口卡CPU与PC的接口
随着计算机技术的发展，PC总线日新月异。 PCISIG（Peripheral Component Interconnect Special Inter－est Group）因其具有32/64位宽度、最高传输率在64业标准结构)总线的趋势，考虑到当前需求及今后发展，在宿主总线的选择上采用PCI总线。硬件接口芯片为Cypress Semiconductor公司的PCI总线双口RAM。CY7C09449PV－AC是一款适于PCI2.2总线规范的功能完善、价格低廉的双端口RAM接口芯片，其中一个端口是PCI接口，适合与PC机通信，另一个端口是本地接口，适合与各类本地CPU通信，其总线通信时钟速率可达50MHz，两个端口均可以独立读/写静态存储器SRAM。其主要特点如下：
1．完全兼容PCI规范2.2版本；
2．128 k双向静态SRAM；
3．可作为主/从设备进行数据的传输，支持PCI突发方式工作及DMA操作；
4．具有I2O（Intelligent Input/Output）功能，当I2O单元工作时包含4组32位FIF（FirstIn First Out）、中断寄存器及部分SRAM，其余SRAM用于一般存储目的；
5．支持3V、5V电压工作；
6．可通过I2O总线对芯片进行初始化设置，并把设置参数存于非易失性NVRAM中；
7．160脚扁平方形塑封。
     （二）接口卡CPU与通信控制器FB3050的接口　　
    FB3050是SMAR公司推出的第三代基金会现场总线通信控制器芯片，该芯片符合ISASP50－2－1992，PART2中所规定的现场物理层标准。FB3050芯片功能框图如图2所示。从图中可以看出FB3050通过3总线与CPU相连接，右边部分是FB3050输出的存储器总线，CPU和FB3050二者都能够通过存储器总线访问挂接在该总线上的存储器。下边部分是FB3050通过介质存取单元和现场总线网络相连接，中间部分是FB3050的内部功能块。FB3050的主要功能是实现总线上的信号驱动与接收、传输数据的串并行转换、串行数据的编码与解码、信息帧的打包和解包、帧校验序列的产生和验证等。
      （三）FB3050与无线收发单元的接口
　　无线PC接口卡的无线收发单元的基本功能是发送和接收符合FF规范的无线信号，它是FF信号能否实现正常通信的关键。其主要器件是单片无线收发芯片nRF401。nRF401是NORDIC公司最新推出的工作于ISM频段（433MHz）的单片无线收发一体芯片。它是目前集成度最高的无线数传产品，20脚双列直插封装。nRF401内部包含高频接收/发射、PLL合成、FSK调制/解调和双频切换等单元。
     三、软件设计　　
　　无线PC接口卡的软件采用嵌入式设计方法进行设计。其基本工作过程为：当外部有信号时，无线收发单元首先接收信号并发送给通信控制器FB3050，通信控制器接收并发给接口卡上的接收缓冲区，然后通过接口卡上的CPU进行应答。能处理的命令、数据立即处理，其余内容通过PCI双口RAM接口传给上位机处理。反之，当上位机需要发送信息到基于FF的无线网络时，信号先通过PCI双口RAM，再经接口卡CPU传递至通信卡发送缓冲区，最后由通信控制器将发送缓冲区中的内容通过无线收发单元发送给无线网络。
    四、结束语　　
   根据以上方案设计的基于FF协议的无线PC接口卡，很好地解决了控制结点分布广、敷设通信线路困难的生产装置或者有移动对象的工业现场的局 部网络通信问题。在抗干扰能力、实时性、可靠性等方面基本满足工业控制要求。随着技术的成熟和更加广泛的应用，工业控制系统的发展趋势必定是由有线网络向有线无线混合网络发展。基于FF的无线网络产品的软硬件的开发，必将推动工业控制网络的广泛应用，并将产生巨大的社会及经济效益
    

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