摘要 將802.11b引入到DeviceNet從站適配器的開發。介紹DeviceNet和802.11b協議的基本內容和特點，給出無線節點適配器的設計思路；以變頻器從站的適配器為例，從硬件、鏈路層和應用層三個方面介紹具體的實現方法，并概述該設計方法的特點。
關鍵詞 Blackfin531 DeviceNet 802.11b 物理層接口 事件驅動與消息響應 FPGA

引 言
DeviceNet是一種連接工業底層控制設備的開放式網絡，自1994年提出以來，得到了廣泛的應用。然而，組建控制系統網絡時都面臨著布線的問題，雖然采用以太網的現場總線相對來說成本低、維護方便，但在實際的應用中仍然會受到客觀條件的限制，特別是在環境惡劣的條件下，不能采用布線來解決問題。在這種情況下，將無線技術引入到工業控制領域就顯得很有必要了。基于這一目的，在設計適配器過程中，以無線局域網協議IEEE802．1lb為基礎，結合DevlceNet應用層協議和適用于工業現場設備間通信的通信方式，提出實現無線功能的DeviceNet從站適配器的設計方法。

1 DOViceNet總線與IEEE802.11b
1.1 DeviceNet總線
DevlceNet是一種連接工業底層控制設備的開放式網絡，采用先進的網絡通信技術，具有低成本、高效率、高可靠性、高性能的特點。它可以提供底層網絡設備互連的低成本、高效率的解決方案，現場設備的智能化，主從和對等通信能力。兩個主要的用途為：傳送與現場設備相關的控制和狀態信息：傳送與被控制系統相關的診斷。配置等其他信息。

1.2 IEEE802.11b
1999年9月，電子和電氣工程師協會(IEEE)批準了IEEE 802.11b規范。此規范稱為wi—Fi。IEEEE 802.11b定義了用于在共享的無線局域網(WLAN)進行通信的物理層和媒體訪問控制(MAC)子層，是目前最流行的WLAN協議，使用2.4 GHz頻段；最高速率11 Mbps，實際使用速率根據距離和信號強度可變(150 m內1～2 Mbps，50 m內可達到11 Mbps)，802.11b的較低速率使得無線數據網的使用成本能夠被大眾接受(目前接入節點的成本僅為10～30美元)；具有增強物理層，可以和1 Mbps和2 Mbps的802.11bps DSSS系統互操作；編碼方式采用CCK(Complementary Code Keylng)技術。

2 系統總體框架和無線從站設計思路
2.1 無線網絡總體框架
整個網絡分為三個部分：組態軟件(上位機)、主節點(一般為PLC)和從站。基于無線技術的DeviceNet網絡如圖1所示。其中網絡組態軟件包括RockweU公司的RSIinx和RSworks實時監控網絡的狀態，并可對主從節點的信息進行配置。PC通過無線網卡與各節點進行通信，在無主節點的情況下可直接對各從站進行直接控制。在通信過程中，各節點模塊均需要相應的接收和發送模塊。在對主、從節點之間配置后，可實現主從的控制過程。

2．2設計思路
基于802.11b的DeviceNet無線網絡，實際上是將原來通過CAN網絡進行通信的過程交給無線收發器來完成。這里，網絡接口采用物理層接口，即指使用無線信道替代通常的有線信道，而物理層以上各層不變。這樣做的最大優點是上層的網絡操作系統及相應的驅動程序可不做任何修改。這種接口方式在使用時一般作為有線網的集線器和無線轉發器，以實現有線局域網間互連或擴大有線局域網的覆蓋面積。無線節點由適配器和從站構成，根據物理層接口的原理，設計中無線收發完成信號的傳輸，而鏈路層的功能交給FPGA完成。

3 從站適配器的設計
3.1 適配器系統定位
某系列變頻器具備Modbus通信能力，但不具備DeviceNet通信能力。適配器位于從站和DeviceNet網絡之間，使變頻器能夠運行于基于無線技術的DeviceNet網絡上。

3.2硬件設計
系統使用ADI公司16位定點DSP。Blackfin531。該款芯片可以實現400 MHz的連續工作，系統支持片外同、異步存儲器，具有2個雙通道全雙工同步串行接口和1個支持IrDA的通行串行口。其中DeviceNet端口使用FPGA+802.11b無線收發器與DeviceNet網絡連接。

802.1lb無線收發電路主要由MAX2820和MAX2242等組合實現。MAX2820是單片零中頻收發器．專為工作在2.4～2.5　GHz ISM(工作/科學/醫療)波段的802.11b應用而設計，內部包含實現802.11b射頻到基帶傳輸所需的所有電路，加上功率放大器MAX2242、RF開關和帶通濾波器等就可以構建完整的前端電路。FPGA選用Xilinx公司的XCV50E，硬件電路如圖2所示。

3.3數據鏈路層
數據鏈路層主要包括邏輯鏈接子層(LLC)和媒體訪問控制子層(MAC)。另外，由于無線網絡和DeviceNet網絡頻率有差異，故應有頻率轉換的功能。

(1)硬件選擇
數據鏈路功能由FPGA實現。本設計選用Xilinx公司VirtexE系列系統級XcV50E。