使用 Linux (Raspberry Pi) 进行 Profibus 同步答案

【问题标题】：Profibus synchronisation using Linux (Raspberry Pi)使用 Linux (Raspberry Pi) 进行 Profibus 同步
【发布时间】：2021-08-30 23:41:38
【问题描述】：

我计划在 Linux 中开发一个简单的 Profibus master（FDL 级别），更具体地说是在 Raspberry Pi 上。我有一个基于 MAX 481 的 RS485 收发器。主控必须在有多个主控的总线上工作。

根据 Profibus 规范，您必须计算总线上“1”位的数量以确定何时轮换访问令牌。特别是在 11 个“1”位之后，下一帧开始。 11 位也正好是一帧。

在 Linux 中，如何检测这 11 个“1”位？它们不会被驱动程序注册，因为没有起始位。所以我需要一个比特流，而不是解码字节。

最好的方法是什么？

【问题讨论】：

11 位显然是一个字符的帧大小（即开始位、8 位数据、偶校验和停止位）。典型的 UART 将在非连续传输之间插入一帧间隔的倍数，请参阅stackoverflow.com/questions/64040912/…。在接收端检测这个空闲时间通常需要一个定时器，例如请参阅 TI 在ti.com/lit/wp/spry155b/… 中提供的对 Profibus 的硬件支持
industrial.softing.com/fileadmin/secure/Industrial/White_Papers/… 的 3.1.3 基于软件的 PROFIBUS DP 主站实现 中似乎描述了您正在尝试做的事情，请参阅表 5 了解您认为的缺点列表脸。
使用 UART 的receive timeout 功能来检测空闲间隔的开始，而不是在报文帧开始时尝试检测空闲间隔的结束。但是，除了中断之外，我找不到任何 BCM 文档。使用 Atmel USART，接收器超时是可编程的 N 位，但在 Linux 中被 at91 串行驱动程序劫持以终止 DMA 传输。

标签： raspberry-pi serial-port linux-device-driver rs485

【解决方案1】：

不幸的是，使用微控制器/微处理器 UART 是一个糟糕的选择。

您可以在微控制器 UART 外设中生成 11 位设置 START_BIT、STOP_BIT 和 PARTITY_BIT（偶数）。也许您会很幸运地从数据报中接收到整个字节而不会丢失。

但是，PROFIBUS DP 数据报最多为 244 字节，并且 PROFIBUS DP 在数据报传输期间要求字节之间没有空闲位。 您需要一个 UART 硬件或 UART 微控制器外围设备，其 FIFO 或最多支持 244 字节的寄存器 - 这是非常少见的，一旦 PROFIBUS 对此要求非常具体。

另一个方面与波特率的兼容性有关。通常，PROFIBUS PD 波特率的整个范围在普通微控制器 UART 上并不完全可用。

我的建议：

在 FPGA 上实现这个 UART 部分，并使用例如 Raspberry Pi 接口。 SPI。您可以决定可以“外包”给 FPGA 的 PROFIBUS 堆栈部分的扩展以及可以保留在 RPi 上的部分。
使用 ASIC（可能是 ASPC2，但已过时）并添加另一个兼容的处理器来实现堆栈的确定性部分。稍后您可以将此处理器与您的 RPi 连接。
使用工业通信专用处理器（如 TI Sitara am335x）实施。

【讨论】：